(57)【要約】【課題】ストローク可変エンジンにおいて、サブコンロッドで生じる０．５次振動の低減を図り、エンジン振動を抑制するとともに振動に伴って生じる騒音発生を抑制する。【解決手段】サブコンロッド３７Ａの重心位置およびクランクピン２５ａの軸線間の距離が、主コンロッドのサブコンロッド３７Ａへの連結点および前記重心位置間の距離、ならびにコントロールロッドのサブコンロッド３７Ａへの連結点および前記重心位置間の距離よりも小さくなるように、サブコンロッド３７Ａの重心位置が設定される。【選択図】        図５
2007064013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンピン（３５）を介してピストン（２６）に連結される主コンロッド（３６）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（２５）のクランクピン（２５ａ）に連結されるとともに前記主コンロッド（３６）の他端に連結されるサブコンロッド（３７Ａ，３７Ｂ）と、前記主コンロッド（３６）の連結位置からずれた位置で前記サブコンロッド（３７Ａ，３７Ｂ）に一端が連結されるコントロールロッド（３８）と、前記クランクシャフト（２５）から１／２の減速比で減速された動力伝達によって偏心軸線まわりに回転するとともに前記コントロールロッド（３８）の他端が連結されるピボット軸（３３）とを備えるストローク可変エンジンにおいて、前記サブコンロッド（３７Ａ，３７Ｂ）の重心位置および前記クランクピン（２５ａ）の軸線間の距離が、前記主コンロッド（３６）の前記サブコンロッド（３７Ａ，３７Ｂ）への連結点および前記重心位置間の距離、ならびに前記コントロールロッド（３８）の前記サブコンロッド（３７Ａ，３７Ｂ）への連結点および前記重心位置間の距離よりも小さくなるように、前記サブコンロッド（３７Ａ，３７Ｂ）の重心位置が設定さ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】
前記サブコンロッド（３７Ａ）が、前記主コンロッド（３６）および前記コントロールロッド（３８）が連結されるサブコンロッド主体（３９）と、該サブコンロッド主体（３９）との間に前記クランクピン（２５ａ）を挟んで前記サブコンロッド主体（３９）に取付けられるキャップ（４０）とから成り、前記サブコンロッド主体（３９）を形成する材料の密度よりも前記キャップ（４０）を形成する材料の密度が高く設定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】
前記サブコンロッド（３７Ｂ）が、前記主コンロッド（３６）および前記コントロールロッド（３８）が連結されるサブコンロッド主体（３９）と、該サブコンロッド主体（３９）との間に前記クランクピン（２５ａ）を挟んで前記サブコンロッド主体（３９）に取付けられるキャップ（４０）と、該キャップ（４０）の前記サブコンロッド主体（３９）とは反対側に付設される重錘部材（４５）とから成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】
前記サブコンロッド（３７Ａ）が、前記主コンロッド（３６）および前記コントロールロッド（３８）が連結されるサブコンロッド主体（３９）と、該サブコンロッド主体（３９）との間に前記クランクピン（２５ａ）を挟んで前記サブコンロッド主体（３９）に締結部材（４１）で締結されるキャップ（４０）とから成り、前記締結部材（４１）を形成する材料の密度が、前記サブコンロッド主体（３９）を形成する材料の密度よりも高く設定され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伝達によって偏心軸線まわりに回転するとともに前記コントロールロッドの他端が連結されるピボット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および特許文献２等で既に知られており、１／２の減速比でクランクシャフトから伝達される動力によって偏心軸線まわりに回転するピボット軸に、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、ピストンの吸気・圧縮ストロークおよび膨張・排気ストロークを相互に異ならせるようにしている。
【特許文献１】特開平９−２２８８５８号公報
【特許文献２】米国特許第４５１７９３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このようなストローク可変エンジンでは、ピストンに連結される主コンロッドと、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主コンロッドの他端に連結されるサブコンロッドと、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とともにピボット軸に他端が連結されるコントロールロッドとで構成されるリンク機構の運動が、クランクシャフトの２回転で１周期の運動をすることになるので、０．５次の慣性振動が発生するものであり、０．５次の慣性振動による加振力が大きくなると、次のような問題が発生する。
【０００４】
すなわち、慣性力過大による慣性振動の増加に伴ってエンジンの振動が大きくなるとともに振動に起因した騒音が発生し、慣性力過大によるエンジン構成部品の強度低下を回避するための対策が必要となり、さらに慣性力過大によるエンジンの作業機等へのマウント性低下が生じる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、サブコンロッドで生じる０．５次振動の低減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伝達によって偏心軸線まわりに回転するとともに前記コントロールロッドの他端が連結されるピボット軸とを備えるストローク可変エンジンにおいて、前記サブコンロッドの重心位置および前記クランクピンの軸線間の距離が、前記主コンロッドの前記サブコンロッドへの連結点および前記重心位置間の距離、ならびに前記コントロールロッドの前記サブコンロッドへの連結点および前記重心位置間の距離よりも小さくなるように、前記サブコンロッドの重心位置が設定さ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、前記サブコンロッドが、前記主コンロッドおよび前記コントロールロッドが連結されるサブコンロッド主体と、該サブコンロッド主体との間に前記クランクピンを挟んで前記サブコンロッド主体に取付けられるキャップとから成り、前記サブコンロッド主体を形成する材料の密度よりも前記キャップを形成する材料の密度が高く設定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、前記サブコンロッドが、前記主コンロッドおよび前記コントロールロッドが連結されるサブコンロッド主体と、該サブコンロッド主体との間に前記クランクピンを挟んで前記サブコンロッド主体に取付けられるキャップと、該キャップの前記サブコンロッド主体とは反対側に付設される重錘部材とから成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記載〜３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記サブコンロッドが、前記主コンロッドおよび前記コントロールロッドが連結されるサブコンロッド主体と、該サブコンロッド主体との間に前記クランクピンを挟んで前記サブコンロッド主体に締結部材で締結されるキャップとから成り、前記締結部材を形成する材料の密度が、前記サブコンロッド主体を形成する材料の密度よりも高く設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、サブコンロッドの重心位置およびクランクピンの軸線間の距離が、主コンロッドのサブコンロッドへの連結点および重心位置間の距離、ならびにコントロールロッドのサブコンロッドへの連結点および重心位置間の距離よりも小さく設定されることで、サブコンロッドの重心位置が、クランクピンの軸線に近づけて配置されることになり、サブコンロッドで生じる０．５次の慣性振動を抑えることができ、それにより、エンジン振動を抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生を抑制することができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、サブコンロッドをキャップとともに構成するサブコンロッド主体を軽量化することにより、サブコンロッドの慣性振動荷重を低減し、重心位置がクランクピンの軸線に近づけて配置されることと相まって０．５次の慣性振動荷重を低減することができ、エンジン振動をより効果的に抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生も効果的に抑制することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、キャップのサブコンロッド主体とは反対側に重錘部材を付設することで、サブコンロッドの重心位置をクランクピンの軸線により近づけることができ、０．５次の慣性振動をさらに低減することにより、エンジン振動をより効果的に抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生も効果的に抑制することができる。
【００１３】
さらに請求項４記載の発明によれば、締結部材の材料を高密度とすることによって、サブコンロッドの重心位置をクランクピンの軸線により近づけることができ、０．５次の慣性振動をさらに低減することにより、エンジン振動をより効果的に抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生も効果的に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】
【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〜図５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、図２はクランク角度変化による振動成分変化を示す図、図３は総合加振力に占める複数次数成分の割合を示す図、図４はサブコンロッドの重心位置およびクランクピンの軸線間の距離変化に応じた慣性力変化を示す図、図５はサブコンロッドの側面図である。
【００１６】
先ず図１において、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には、クランクピン２５ａを一体に有するクランクシャフト２５が回転自在に支承される。またシリンダブロック２３には、ピストン２６を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア２７が形成されており、ピストン２６の頂部を臨ませる燃焼室２８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。
【００１８】
前記クランクケース２２には、クランクシャフト２５と平行な軸線を有するとともにクランクシャフト２５の軸線よりも上方に回転軸線を有する回転軸２９が回転自在に支承されており、該回転軸２９およびクランクシャフト２５間に、クランクシャフト２５に固定される駆動ギヤ３１と、該駆動ギヤ３１に噛合するようにして回転軸２９に一体に設けられる被動ギヤ３２とから成る回転軸駆動手段３０が、クランクシャフト２５の回転動力を１／２に減速して回転軸２９に伝達するようにして設けられる。
【００１９】
前記回転軸２９には、該回転軸２９の軸線から偏心した位置に軸線を有するピボット軸３３が一体に設けられており、このピボット軸３３と、ピストン２６と、クランクシャフト２５とは、リンク機構３４を介して連結される。
【００２０】
このリンク機構３４は、一端がピストンピン３５を介してピストン２６に連結される主コンロッド３６と、クランクシャフト２５のクランクピン２５ｃに連結されるとともに主コンロッド３６の他端に連結されるサブコンロッド３７Ａと、主コンロッド３６の連結位置からずれた位置でサブコンロッド３７Ａに一端が連結されるとともに前記ピボット軸３３に他端が連結されるコントロールロッド３８とから成る。
【００２１】
サブコンロッド３７Ａは、クランクピン２５ｃの半周に摺接するように形成されるサブコンロッド主体３９に、クランクピン２５ｃの残余の半周に摺接するキャップ４０が一対の締結部材であるボルト４１，４１で締結されて成るものである。
【００２２】
主コンロッド３６の他端部は、第１ピン４２を介してサブコンロッド３７Ａにおけるサブコンロッド主体３９の一端部に回動可能に連結される。コントロールロッド３８の一端部は第２ピン４３を介してサブコンロッド３７Ａにおけるサブコンロッド主体３９の他端部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３８の他端部には前記ピボット軸３３を相対摺動可能に嵌合せしめる円形の軸孔４４が設けられる。
【００２３】
而してクランクシャフト２５の回転に応じてピボット軸３３が回転軸２９の軸線まわりに１／２の減速比で回転するのに伴って、リンク機構３４は、膨張行程でのピストン２６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。
【００２４】
ところで、このようなリンク機構３４は、クランクシャフト２５の２回転で１周期の運動をすることになるので、図２で示すように、発生する慣性力は０．５次の慣性振動を含む多数の次数成分から成るものであり、次数成分としては、図３で示すように、０．５次の振動成分が支配的となる。
【００２５】
このような図２および図３で示された結果によれば、０．５次の振動成分を低減することでによる慣性振動を効果的に低減し得ることが判るのであるが、サブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃをクランクシャフト２５におけるクランクピン２５ａの軸線に近づけることで０．５次の振動成分を大幅に減少し得るものである。すなわち図５で示すように、サブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃおよびクランクピン２５ａの軸線間の距離（図５では重心距離と表記）が「０」に近づくほど各次数成分の慣性力が減少し、特に０．５次成分が大幅に減少することが判る。
【００２６】
図５において、上述のようにサブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃおよびクランクピン２５ｃの軸線間の距離Ｒｐを「０」に近づけるべく、本発明に従えば、サブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃおよびクランクピン２５ｃの軸線間の距離Ｒｐが、主コンロッド３６のサブコンロッド３７Ａへの連結点すなわち第１ピン４２の軸線および前記重心位置Ｃ間の距離Ｒｃ、ならびにコントロールロッド３８のサブコンロッド３７ａへの連結点すなわち第２ピン４３の軸線および前記重心位置Ｃ間の距離Ｒｓよりも小さくなるように、前記重心位置Ｃが設定されるものである。
【００２７】
しかも前記重心位置Ｃは、主コンロッド３６およびコントロールロッド３８を連結するために断面二次モーメントが大きいサブコンロッド主体３９側よりも、キャップ４０側に在る方が望ましく、そうすれば、サブコンロッド３７Ａ全体の慣性力を小さくすることができる。
【００２８】
而してこの第１実施例では、サブコンロッド主体３９を形成する材料の密度よりもキャップ４０を形成する材料の密度が高く設定されるものであり、サブコンロッド主体３９がアルミニウム合金等の軽金属によってダイキャスト成形されるものであるときに、キャップ４０は鉄系材料によって形成される。
【００２９】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、サブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃおよびクランクピン２５ｃの軸線間の距離Ｒｐが、主コンロッド３６のサブコンロッド３７Ａへの連結点および重心位置Ｃ間の距離Ｒｃ、ならびにコントロールロッド３８のサブコンロッド３７Ａへの連結点および重心位置Ｃ間の距離Ｒｓよりも小さくなるように、サブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃが設定されている。
【００３０】
このような重心位置Ｃの設定により、サブコンロッド３７Ａの重心位置Ｃが、クランクピン２５ａの軸線に近づけて配置されることになり、サブコンロッド３７Ａで生じる０．５次の慣性振動を抑えることができ、それにより、エンジン振動を抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生を抑制することができる。
【００３１】
しかもサブコンロッド３７Ａは、主コンロッド３６およびコントロールロッド３８が連結されるサブコンロッド主体３９と、該サブコンロッド主体３９との間にクランクピン２５ａを挟んでサブコンロッド主体３９に締結されるキャップ４０とから成り、サブコンロッド主体３９を形成する材料の密度よりも前記キャップ４０を形成する材料の密度が高く設定されるので、サブコンロッド主体３９を軽量化することにより、サブコンロッド３７Ａの慣性振動荷重を低減し、重心位置Ｃがクランクピン２５ａの軸線に近づけて配置されることと相まって０．５次の慣性振動荷重を低減することができ、エンジン振動をより効果的に抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生も効果的に抑制することができる。
【００３２】
図６は本発明の第２実施例のサブコンロッドを示すものであり、このサブコンロッド３７Ｂは、サブコンロッド主体３９と、該サブコンロッド主体３９との間にクランクピン２５ａを挟んでサブコンロッド主体３９に取付けられるキャップ４０と、該キャップ４０のサブコンロッド主体３９とは反対側に付設される重錘部材４５とから成り、キャップ４０および重錘部材４５は、一対の締結部材であるボルト４１，４１による共締めでサブコンロッド主体３９に締結される。しかもサブコンロッド主体３９およびキャップ４０が、たとえばアルミニウム合金等の軽金属材料から成るのに対し、重錘部材４５およびボルト４１…は、軽合金材料よりも密度の高い材料たとえば鉄系材料から成るものである。
【００３３】
而してサブコンロッド３７Ｂの重心位置Ｃは、上記第１実施例と同様に、サブコンロッド３７Ｂの重心位置Ｃおよびクランクピン２５ａの軸線間の距離Ｒｐが、主コンロッド３６のサブコンロッド３７Ｂへの連結点すなわち第１ピン４２の軸線および前記重心位置Ｃ間の距離Ｒｃ、ならびにコントロールロッド３８のサブコンロッド３７Ｂへの連結点すなわち第２ピン４３の軸線および前記重心位置Ｃ間の距離Ｒｓよりも小さくなるように設定される。
【００３４】
この第２実施例によれば、キャップ４０のサブコンロッド主体３９とは反対側に重錘部材４５を付設することで、サブコンロッド３７Ｂの重心位置をクランクピン２５ａの軸線により近づけることができ、０．５次の慣性振動をさらに低減することにより、エンジン振動をより効果的に抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生も効果的に抑制することができる。
【００３５】
なお上記第２実施例において、重錘部材４５を複数枚重ねてキャップ４０に付設するようにしてもよい。
【００３６】
本発明のさらに他の実施例として、上記第１実施例と同様の構造を有するサブコンロッド３７Ａにおいて、ボルト４１を形成する材料の密度が、サブコンロッド主体３９およびキャップ４０を形成する材料の密度よりも高く設定されるようにしてもよく、たとえば、サブコンロッド主体３９およびキャップ４０がアルミニウム合金等の軽金属材料から成り、ボルト４１が鉄系材料から成るようにしてもよい。またキャップ４０およびボルト４１が、サブコンロッド主体３９を形成する材料の密度よりも高く設定されるようにしてもよく、たとえばサブコンロッド主体３９がアルミニウム合金等の軽金属材料から成り、キャップ４０がボルト４１が鉄系材料から成るようにしてもよい。
【００３７】
このようにしてもサブコンロッド３７Ａの重心位置をクランクピン２５ａの軸線により近づけることができ、０．５次の慣性振動をさらに低減することにより、エンジン振動をより効果的に抑制することができるとともに振動に伴って生じる騒音発生も効果的に抑制することができる。
【００３８】
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】
【００３９】
【図１】第１実施例のエンジンの縦断側面図である。
【図２】クランク角度変化による振動成分変化を示す図である。
【図３】総合加振力に占める複数次数成分の割合を示す図である。
【図４】サブコンロッドの重心位置およびクランクピンの軸線間の距離変化に応じた慣性力変化を示す図である。
【図５】サブコンロッドの側面図である。
【図６】第２実施例のサブコンロッドの側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
２１・・・エンジン本体
２２・・・クランクケース
２５・・・クランクシャフト
２５ａ・・・クランクピン
２６・・・ピストン
３３・・・ピボット軸
３５・・・ピストンピン
３６・・・主コンロッド
３７Ａ，３７Ｂ・・・サブコンロッド
３８・・・コントロールロッド
３９・・・サブコンロッド主体
４０・・・キャップ
４１・・・締結部材であるボルト
４５・・・重錘部材
【図１】
2007064013.tif 000003
【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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