(57)【要約】【課題】内燃機関の複リンク式のピストン−クランク機構の設定を最適化する。【解決手段】内燃機関１は、ピストン２が収容されるシリンダ３の側方に、クランクシャフト４が配置されている。ピストン−クランク機構６は、揺動可能なロッカアーム１０と、ロッカアーム１０一端とピストン２とを繋ぐ第１リンク１１と、ロッカアーム１０他端とクランクピン５とを繋ぐ第２リンク１２と、を有している。ロッカアーム１０と第２リンク１２との挟角θ１が９０度のとき、回転中心４ａとクランクピン中心５ａとを通る第３直線Ｌ３と第２リンク１２との挟角θ２が９０度以外となるようピストン−クランク機構６を設定する。これにより、第２リンク１２の並進加速度が抑制され、クランクピン５や、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分に作用する慣性入力荷重を低減できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支点を中心に揺動可能なロッカアームと、該ロッカアームの一端とピストンとを繋ぐ第１リンクと、上記ロッカアームの他端とクランクシャフトのクランクピンとを繋ぐ第２リンクと、を有するピストン−クランク機構を備え、
クランクシャフト軸方向視で、上記第２リンクと上記ロッカアームとの連結部分の中心と、上記クランクピンの中心とを通る直線を第１直線とし、上記第２リンクと上記ロッカアームとの連結部分の中心を通り、上記第１直線に対して直交する直線を第２直線とした際に、上記ピストン−クランク機構が、クランクシャフト軸方向視で、上記ロッカアームと上記第２リンクとの挟角が最小となるリンク姿勢のとき、上記ピストンと上記第１リンクとの連結点と、上記クランクシャフトの中心位置とが、上記第２直線に対して同じ側に位置するよう設定されている内燃機関において、
上記ロッカアームと上記第２リンクとの挟角θ１が９０度のとき、上記クランクシャフトの回転中心と上記クランクピン中心とを通る第３直線と上記第２リンクとの挟角θ２が９０度以外となるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
上記挟角θ１が９０度となる際に、上記挟角θ２が９０度よりも大きくなるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
上記挟角θ１の最小値と９０度との差分が、上記挟角θ２の最大値と９０度との差分よりも小さくなるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
支点を中心に揺動可能なロッカアームと、該ロッカアームの一端とピストンとを繋ぐ第１リンクと、上記ロッカアームの他端とクランクシャフトのクランクピンとを繋ぐ第２リンクと、を有するピストン−クランク機構を備え、
クランクシャフト軸方向視で、上記第２リンクと上記ロッカアームとの連結部分の中心と、上記クランクピンの中心とを通る直線を第１直線とし、上記第２リンクと上記ロッカアームとの連結部分の中心を通り、上記第１直線に対して直交する直線を第２直線とした際に、上記ピストン−クランク機構が、クランクシャフト軸方向視で、上記ロッカアームと上記第２リンクとの挟角が最小となるリンク姿勢のとき、上記ピストンと上記第１リンクとの連結点と、上記クランクシャフトの中心位置とが、上記第２直線を挟んで位置するよう設定されている内燃機関において、
上記ロッカアームと上記第２リンクとの挟角θ１が９０度のとき、上記クランクシャフトの回転中心と上記クランクピン中心とを通る第３直線と上記第２リンクとの挟角θ２が９０度以外となるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
上記挟角θ１が９０度となる際に、上記挟角θ２が９０度よりも小さくなるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
上記挟角θ１の最小値と９０度との差分が、上記挟角θ２の最大値と９０度との差分よりも大きくなるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
上記ピストン−クランク機構においてなされる上記挟角θ１及び上記挟角θ２の設定は、ピストン上昇行程における設定であることを特徴とする請求項２、３、５、６のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項８】
上記挟角θ１が９０度になってから上記挟角θ２が９０度になるまでの期間、及び上記挟角θ２が９０度になってから上記挟角θ１が９０度になるまでの期間では、上記ロッカアームと上記第１リンクとの挟角θ３が９０度以外の値となるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの往復直線運動をクランクシャフトの回転運動に変換して伝達するレシプロ式の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人が先に出願した特許文献１には、ピストンとクランクピンとを複数のリンク部材を介して機械的に連結してピストンの往復直線運動をクランクシャフトの回転運動に変換するピストン−クランク機構を備え、クランクシャフトの回転中心がシリンダの側方に配置された内燃機関が開示されている。
【０００３】
この特許文献１における内燃機関は、シリンダの側方にクランクシャフトの回転中心を配置することで、内燃機関の機関全高を低く抑制し、内燃機関を全体としてコンパクトに構成して車両搭載性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５２６６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような内燃機関においては、内燃機関の振動低減や、出力向上を図る上で、複リンク式のピストン−クランク機構の設定に関して更なる改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、ピストン−クランク機構が、クランクシャフト軸方向視で、ロッカアームと上記２リンクとの挟角が最小となるリンク姿勢のとき、上記ピストンと上記第１リンクとの連結点と、上記クランクシャフトの中心位置とが、上記第２リンクと上記ロッカアームとの連結部分の中心を通り、上記第２リンクと上記ロッカアームとの連結部分の中心と上記クランクピンの中心とを通る直線に対して直交する直線に対して同じ側に位置するよう設定されている内燃機関において、ロッカアームと第２リンクとの挟角θ１が９０度のとき、クランクシャフトの回転中心とクランクピン中心とを通る直線と上記第２リンクとの挟角θ２が９０度以外となるよう上記ピストン−クランク機構を設定することを特徴としている。
【０００７】
ロッカアームと第２リンクとの連結部分の加速度は、ロッカアームの支点に向かう方向となる。そのため、挟角θ１が９０度のとき、ロッカアームと第２リンクとの連結部分における第２リンクの並進方向の加速度は最大となる。また、クランクピンと第２リンクとの連結部分の加速度は、クランクシャフトの回転中心に向かう方向となる。そのため、挟角θ２が９０度のとき、クランクピンと第２リンクとの連結部分における第２リンクの並進方向の加速度は最大となる。つまり、挟角θ１と挟角θ２とが同時に９０度となると第２リンクの並進加速度が大きくなる。また、挟角θ１と挟角θ２が同時に９０度になると、ロッカアームの角速度が大きくなり、ロッカアームの慣性力が大きくなって、ロッカアームの支点への慣性入力が大きくなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第２リンクの並進加速度の抑制することにより、クランクピンや、ロッカアームと第２リンクとの連結部分に作用する慣性入力荷重を低減することができる。また、ロッカアームの揺動中心となる支点への慣性入力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る内燃機関を模式的に示した説明図。
【図２】本発明の第１実施例におけるピストン−クランク機構の上死点時のリンク配置を模式的に示した説明図。
【図３】第２リンクの並進加速度が大きくなる場合のピストン−クランク機構のリンク配置を模式的に示した説明図。
【図４】本発明の第１実施例におけるピストン−クランク機構を模式的に示した説明図。
【図５】ピストン−クランク機構の上死点時のリンク配置を模式的に示した説明図。
【図６】ピストン−クランク機構の下死点時のリンク配置を模式的に示した説明図。
【図７】本発明の第１実施例におけるピストン−クランク機構を模式的に示した説明図。
【図８】本発明の第２実施例におけるピストン−クランク機構の上死点時のリンク配置を模式的に示した説明図。
【図９】本発明の第２実施例におけるピストン−クランク機構の下死点時のリンク配置を模式的に示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関１の一例を模式的に示した説明図であって、クランクシャフト軸方向視での内燃機関１の断面に相当する説明図である。
【００１１】
図１に示すように、レシプロ式の内燃機関１は、ピストン２が摺動可能に収容されたシリンダ３の側方に、クランクシャフト４が配置された構成となっている。
【００１２】
ここで、「シリンダ３の側方」の「側方」とは、機関幅方向に沿う方向での側方を意味している。従って、シリンダ３とクランクシャフト４とが機関幅方向に沿って並んで配置されている。「機関幅方向」とは、クランクシャフト４の軸線に沿う機関前後方向に直交すると共に、機関上下方向に直交する方向である。「機関上下方向」とは、直列式内燃機関ではシリンダ中心軸線に沿う方向であり、Ｖ型内燃機関ではバンク角を２等分するバンク中心線に沿う方向である。
【００１３】
この内燃機関１は、ピストン２とクランクシャフト４のクランクピン５とを複数のリンク部材により機械的に連係し、ピストン２のシリンダ３内での往復直線運動をクランクシャフト４の回転運動に変換する複リンク式のピストン−クランク機構６を有している。
【００１４】
このピストン−クランク機構６は、揺動支点７を中心に揺動可能な細長いロッカアーム１０と、このロッカアーム１０の一端とピストン２とを繋ぐ細長い棒状の第１リンク１１と、ロッカアーム１０の他端とクランクシャフト４のクランクピン５とを繋ぐ細長い棒状の第２リンク１２と、を有している。
【００１５】
ロッカアーム１０は、例えば、内燃機関１のシリンダブロック（図示せず）に固定された揺動支軸１３に回転可能に取り付けられ、揺動支軸１３の軸心を揺動支点７として揺動するものである。
【００１６】
第１リンク１１の下端とロッカアーム１０の一端とは、第１連結ピン１４によって相対回転可能に連結されている。つまり、第１連結ピン１４が、第１リンク１１とロッカアーム１０との連結点となっている。ピストン２と第１リンク１１の上端とは、ピストンピン１５によって相対回転可能に連結されている。つまり、ピストンピン１５が、ピストン２と第１リンク１１との連結点となっている。ロッカアーム１０の他端と第２リンク１２の下端とは、第２連結ピン１６によって相対回転可能に連結されている。つまり、第２連結ピン１６が、第２リンク１２とロッカアーム１０との連結点となっている。そして、一連に接続された第１リンク１１、ロッカアーム１０、及び第２リンク１２は、クランクシャフト軸方向視で、全体として略Ｕ字形状に配置され、ピストン２と、クランクシャフト４との間に位置するシリンダ壁部１７が、これらリンク部材によって三方より囲まれている。また、第２リンク１２の上端はクランクピン５に連結されている。
【００１７】
なお、図１中の４ａはクランクシャフト４の回転中心、図１中の５ａはクランクピン５の中心、図１中の１４ａは第１連結ピン１４の中心、図１中の１５ａはピストンピン１５の中心、図１中の１６ａは第２連結ピン１６の中心である。また、図１中の１８は吸気弁、図１中の１９は排気弁である。
【００１８】
ここで、図１に示すピストン−クランク機構６では、クランクシャフト軸方向視で、上記第１連結部の中心と上記第２連結部の中心とを結ぶ直線上から外れた位置に揺動支点７が位置するようなタイプ１のロッカアーム１０を用いているが、このタイプ１以外のロッカアーム１０を用いてもよい。例えば、ピストン−クランク機構６は、図２に示すように、上記第１連結部の中心と上記第２連結部の中心とを結ぶ直線上に揺動支点７が位置するようなタイプ２のロッカアーム１０を用いてもよい。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施例におけるピストン−クランク機構６の上死点時のリンク配置を模式的に示した説明図である。
【００２０】
クランクシャフト軸方向視で、第２リンク１２とロッカアーム１０との連結部分の中心である第２連結ピン中心１６ａと、クランクピン中心５ａとを通る直線を第１直線Ｌ１とし、第２連結ピン中心１６ａを通り、上記第１直線Ｌ１に対して直交する直線を第２直線Ｌ２する。また、クランクシャフト軸方向視で、ロッカアーム１０と第２リンク１２との挟角をθ１とする。換言すれば、クランクシャフト軸方向視で、第２連結ピン中心１６ａと揺動支点７とを通る直線と、上記第１直線Ｌ１との挟角をθ１とする。
【００２１】
ピストン−クランク機構６は、上死点位置において、挟角θ１が最小となっている。そして、ピストン−クランク機構６は、上死点位置において、ピストン２と第１リンク１１との連結点であるピストンピン１５と、クランクシャフト４の回転中心４ａとが、上記第２直線Ｌ２に対して同じ側に位置するよう設定されている。
【００２２】
図２において、直線状の線分であるＴ１は、ピストンピン１５の中心軌跡（ピストピン中心１５ａの軌跡）であり、円弧状の線分であるＴ２は第１連結ピン１４の中心軌跡（第１連結ピン中心１４ａの揺動軌跡）であり、円弧状の線分であるＴ３は第２連結ピン１６の中心軌跡（第２連結ピン中心１６ａの揺動軌跡）であり、円であるＴ４はクランクピン５の中心軌跡（クランクピン中心５ａの回転ン軌跡）である。
【００２３】
ここで、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分は、図２に示すように、中心軌跡Ｔ３上を揺動する。つまり、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分の運動は、ロッカアーム１０の揺動支点７周りの円運動と見なせるので、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分の加速度は、ロッカアーム１０の揺動支点７に向かう方向となる。
【００２４】
また、クランクピン５と第２リンク１２との連結部分は、図２に示すように、中心軌跡Ｔ４上を回転する。つまり、クランクピン５と第２リンク１２との連結部分の運動は、クランクシャフト４の回転中心４ａ周りの円運動なので、クランクピン５と第２リンク１２との連結部分の加速度は、クランクシャフト４の回転中心４ａに向かう方向となる。
【００２５】
そのため、クランクシャフト軸方向視で、クランクシャフト４の回転中心４ａとクランクピン中心５ａとを通る直線を第３直線Ｌ３とし、この第３直線Ｌ３と第２リンク１２との挟角θ２とすれば、クランクピン５と第２リンク１２との連結部分においては、図３に示すように、上記挟角θ２が９０度のときに、第２リンク１２の並進方向（クランクシャフト軸方向視で上記第１直線Ｌ１と直交する方向）の加速度が最大となる。また、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分においては、図３に示すように、上記挟角θ１が９０度のときに、第２リンク１２の並進方向（クランクシャフト軸方向視で上記第１直線Ｌ１と直交する方向）の加速度が最大となる。つまり、図３に示すように、上記挟角θ１と上記挟角θ２とが同時に９０度となるようにピストン−クランク機構６が設定されると第２リンク１２の並進加速度が大きくなる。なお、図３は、ピストン−クランク機構６に用いるロッカアーム１０が上述したタイプ１の場合を示したものである。
【００２６】
そこで、この第１実施例では、図４に示すように、クランクシャフト軸方向視で、上記挟角θ１が９０度のとき、上記挟角θ２が９０度以外となるようにピストン−クランク機構６を設定する。なお、図４は、ピストン−クランク機構６に用いるロッカアーム１０が上述したタイプ２の場合を示したものである。
【００２７】
このように、上記挟角θ１が９０度のとき上記挟角θ２が９０度以外となるようにピストン−クランク機構６を設定することで、第２リンク１２の並進加速度を抑制することができ、クランクピン５や、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分に作用する慣性入力荷重を低減することができる。
【００２８】
なお、第２リンク１２は、ピストン−クランク機構６の構成上相対的に長く、それにともない重くなるため、並進加速度を抑制することは重要である。
【００２９】
また、上記挟角θ１と上記挟角θ２が同時に９０度になると、ロッカアーム１０の角速度が大きくなる。これは、上記挟角θ２が９０度になると、クランクピン５の速度の向きが上記第１直線Ｌ１と平行となり、該第１直線Ｌ１に沿った第２リンク１２の速度が大きくなり、また上記挟角θ１が９０度になると、第２リンク１２の揺動に伴うロッカアーム１０の角速度が大きくなるからである。そして、ロッカアーム１０の角速度が大きくなると、ロッカアーム１０の慣性力が大きくなるので、ロッカアーム１０の揺動支軸１３への慣性入力が大きくなる。
【００３０】
このことから、上記挟角θ１が９０度のとき上記挟角θ２が９０度以外となるように設定することで、ロッカアーム１０の揺動支軸１３への慣性入力を低減することができる。そのため、揺動支軸１３の支持する軸受け等の支持構成を小型化でき、総じて内燃機関１全体を小型化、軽量化することができる。
【００３１】
また、ピストン−クランク機構６においては、下死点でのピストン加速度に比べて、上死点でのピストン加速度が相対的に上昇する。図５及び図６は、それぞれ上死点時と下死点時におけるピストン−クランク機構６のリンク配置を模式的に示している。なお、図５、図６は、ピストン−クランク機構６に用いるロッカアーム１０が上述したタイプ１の場合を示したものである。
【００３２】
クランクシャフト軸方向視で、第２連結ピン１６の中心１６ａからクランクピン中心５ａまでの距離を半径とする第１仮想円２１と、クランクシャフト４の回転中心４ａからクランクピン中心５ａまでの距離を半径する第２仮想円２２と、を描く。このとき、上死点では、図５に示すように、第１仮想円２１に第２仮想円２２が外接し、第２連結ピン１６を中心として第２リンク１２が矢示するように時計方向に回転しようとし、クランクシャフト４の回転中心４ａを中心としてクランクピン中心５ａが矢示するように反時計方向に回転しようとする。そのため、上死点では、クランクシャフト軸方向視で、第２連結ピン１６からみたクランクピン中心５ａの動きと、クランクシャフト４の回転中心４ａからみたクランクピン中心５ａの動きが逆方向になる。
【００３３】
一方、下死点では、図６に示すように、第１仮想円２１に第２仮想円２２が内接し、第２連結ピン１６を中心として第２リンク１２が矢示するように反時計方向に回転しようとし、クランクシャフト４の回転中心４ａを中心としてクランクピン中心５ａが矢示するように反時計方向に回転しようとする。そのため、下死点では、クランクシャフト軸方向視で、第２連結ピン１６からみたクランクピン中心５ａの動きと、クランクシャフト４の回転中心４ａからみたクランクピン中心５ａの動きが略同じ方向となる。
【００３４】
つまり、上死点からクランクシャフト４が微小角度回転したときの第２仮想円２２上のクランクピン中心５ａと第１仮想円２１上のクランクピン中心５ａとの距離が、下死点からクランクシャフト４が微小角度回転したときの第２仮想円２２上のクランクピン中心５ａと第１仮想円２１上のクランクピン中心５ａとの距離に比べて大きくなる分、上死点後に第２リンク１２を揺動させようとする力が、下死点後に第２リンク１２を揺動させようとする力に比べて大きくなる。従って、ピストン−クランク機構６においては、下死点でのピストン加速度に比べて、上死点でのピストン加速度が相対的に上昇することになる。
【００３５】
ここで、ピストン−クランク機構６は、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分の中心軌跡Ｔ３において、第２連結ピン中心１６ａがその一端上（図２における下端上）に位置するときにピストン２は上死点位置となり、第２連結ピン中心１６ａがその他端上（図２おける上端上）に位置するときピストン２は下死点位置となる。そして、ピストン−クランク機構６では、第２連結ピン中心１６ａが中心軌跡Ｔ３の他端側から一端側に向かって動くにつれて、上記挟角θ１は小さくなり、上記挟角θ２は大きくなる。換言すれば、ピストン−クランク機構６は、ピストン２が下死点から上死点に向かって動くにつれて、上記挟角θ１は小さくなり、上記挟角θ２は大きくなる。
【００３６】
そこで、この第１実施例では、ピストン上昇行程において、上記挟角θ１が９０度となる際に、上記挟角θ２が９０度よりも大きくなるようピストン−クランク機構６を設定することで、上死点のときに上記挟角θ１を相対的に９０度に近い値とする。
【００３７】
これによって、第１実施例のピストン−クランク機構６では、上死点位置と下死点位置の中間位置よりも上死点側で、ピストン速度が最大となるので、圧縮行程における冷却損失を低減することができる。
【００３８】
そして、上記挟角θ１は、上死点において９０度に近い値となるため、上死点付近でのクランクアングルの変化に対する第２リンク１２の角度変化が小さくなり、上死点付近でのピストン加速度の変化を小さくできるため、ピストン−クランク機構６の振動特性を改善することができる。
【００３９】
また、この第１実施例のピストン−クランク機構６においては、上死点でのロッカアーム１０の加速度が、下死点におけるロッカアーム１０の加速度よりも大きくなる。
【００４０】
そこで、この第１実施例では、ピストン上昇行程において、上記挟角θ１の最小値と９０度との差分が、上記挟角θ２の最大値と９０度との差分よりも小さくなるようにピストン−クランク機構６を設定することによって、上死点時における上記挟角θ１が、下死点時における上記挟角θ１よりも９０度に近くなるようにする。
【００４１】
これによって、第１実施例のピストン−クランク機構６では、上死点位置と下死点位置の中間位置よりも上死点側で、ピストン速度が最大となるので、圧縮行程における冷却損失を低減することができる。そして、第１実施例のピストン−クランク機構６では、上死点でのロッカアーム１０の角加速度を低減することで、上死点でのロッカアーム１０の角加速度を、下死点でのロッカアーム１０の角加速度に近づけることができ、上死点におけるピストン加速度と、下死点におけるピストン加速度との差を小さくして、ピストン−クランク機構６の振動特性を改善することができる。
【００４２】
また、この第１実施例のピストン−クランク機構６においては、ロッカアーム１０と第１リンク１１との挟角θ３が９０度のとき、ピストンの速度が大きくなる。なお、上記挟角θ３は、換言すれば、クランクシャフト軸方向視で、第１連結ピン中心１４ａと揺動支点７とを通る直線と、第１連結ピン中心１４ａとピストンピン中心１５ａとを通る直線と、の挟角である
そこで、この第１実施例では、例えば、図７に示すようにピストン上昇行程中に上記挟角θ２が９０度になってから、その後ピストンがさらに上死点に向かって上昇を続け、上述した図４に示すように上記挟角θ２が９０度よりも大きくなり上記挟角θ１が９０度となるまで、上記挟角θ３が９０度以外の値となるように、ピストン−クランク機構６を設定する。なお、図７は、ピストン−クランク機構６に用いるロッカアーム１０が上述したタイプ２の場合を示したものである。
【００４３】
詳述すると、上記挟角θ１が９０度になってから上記挟角θ２が９０度になるまでの期間、及び上記挟角θ２が９０度になってから上記挟角θ１が９０度になるまでの期間では、上記挟角θ３が９０度以外の値となるようピストン−クランク機構６を設定する。
【００４４】
換言すれば、上記挟角θ１が９０度になった時刻Ａと、時刻Ａの後最初に上記挟角θ１が極大値となるまでに上記挟角θ２が９０度になる時刻Ｂとの間の期間、及び上記挟角θ２が９０度になった時刻Ｃと、時刻Ｃの後最初に上記挟角θ２が極大値となるまでに上記挟角θ１が９０度になる時刻Ｄとの間の期間では、上記挟角θ３が９０度以外の値となるようピストン−クランク機構６を設定する。
【００４５】
これによって、クランクピン５と第２リンク１２との連結点の加速度、もしくはロッカアーム１０と第２リンク１２との連結点の加速度の一方が増加傾向にあるときに、上記挟角θ３が９０度以外の値となり、ピストン２の最大速度を小さくすることができる。
【００４６】
なお、ロッカアーム１０と第１リンク１１との連結部分、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分における摺動速度を低減することもでき、これら連結部分の潤滑特性を改善することができる。
【００４７】
次に本発明の第２実施例について説明する。なお、上述した第１実施例と同一の構成要素や同一の概念については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４８】
図８及び図９は、第２実施例におけるピストン−クランク機構３０の上死点と下死点時のリンク配置を模式的に示している。なお、図８及び図９は、ピストン−クランク機構６に用いるロッカアーム１０が上述したタイプ２の場合を示したものである。
【００４９】
第２実施例における内燃機関１は、上述した第１実施例の内燃機関と略同一構成となっているが、クランクシャフト４がシリンダ３の側方ではなく、シリンダ３よりも機関上下方向で、下方に配置された構成となっている。
【００５０】
そのため、この第２実施例におけるピストン−クランク機構３０は、下死点位置において、上記挟角θ１が最小となっている。
【００５１】
そして、ピストン−クランク機構３０は、下死点位置において、ピストン２と第１リンク１１との連結点であるピストンピン１５と、クランクシャフト４の回転中心４ａとが、上記第２直線Ｌ２を挟んで位置するよう設定されている。
【００５２】
このような第２実施例においても、上述した第１実施例と同様に、上記挟角θ１が９０度のとき、上記挟角θ２が９０度以外となるようにピストン−クランク機構３０を設定すれば、第２リンク１２の並進加速度を抑制することができ、クランクピン５や、ロッカアーム１０と第２リンク１２との連結部分に作用する慣性入力荷重を低減することができる。
【００５３】
また、この第２実施例においても、上記挟角θ１と上記挟角θ２が同時に９０度になると、ロッカアーム１０の角速度が大きくなるので、上記挟角θ１が９０度のとき、上記挟角θ２が９０度以外となるようにピストン−クランク機構３０を設定することで、ロッカアーム１０の揺動支軸１３への慣性入力を低減することができる。そのため、揺動支軸１３の支持する軸受け等の支持構成を小型化でき、総じて内燃機関１全体を小型化、軽量化することができる。
【００５４】
第２実施例のピストン−クランク機構３０においては、上死点でのピストン加速度に比べて、下死点でのピストン加速度が相対的に上昇する。
【００５５】
第２実施例のピストン−クランク機構３０は、上死点では、図８に示すように、第１仮想円２１に第２仮想円２２が内接し、第２連結ピン１６を中心として第２リンク１２が矢示するように反時計方向に回転しようとし、クランクシャフト４の回転中心４ａを中心としてクランクピン中心５ａが矢示するように反時計方向に回転しようとする。そのため、上死点では、クランクシャフト軸方向視で、第２連結ピン１６からみたクランクピン中心５ａの動きと、クランクシャフト４の回転中心４ａからみたクランクピン中心５ａの動きが略同じ方向になる。
【００５６】
一方、第２実施例のピストン−クランク機構３０は、下死点では、図９に示すように、第１仮想円２１に第２仮想円２２が外接し、第２連結ピン１６を中心として第２リンク１２が矢示するように時計方向に回転しようとし、クランクシャフト４の回転中心４ａを中心としてクランクピン中心５ａが矢示するように反時計方向に回転しようとする。そのため、下死点では、クランクシャフト軸方向視で、第２連結ピン１６からみたクランクピン中心５ａの動きと、クランクシャフト４の回転中心４ａからみたクランクピン中心５ａの動きが逆方向となる。
【００５７】
つまり、上死点からクランクシャフト４が微小角度回転したときの第２仮想円２２上のクランクピン中心５ａと第１仮想円２１上のクランクピン中心５ａとの距離が、下死点からクランクシャフト４が微小角度回転したときの第２仮想円２２上のクランクピン中心５ａと第１仮想円２１上のクランクピン中心５ａとの距離に比べて小さくなる分、上死点後に第２リンク１２を揺動させようとする力が、下死点後に第２リンク１２を揺動させようとする力に比べて小さくなる。従って、第２実施例のピストン−クランク機構３０においては、上死点でのピストン加速度に比べて、下死点でのピストン加速度が相対的に上昇することになる。
【００５８】
そして、第２実施例のピストン−クランク機構３０は、ピストン２が下死点から上死点に向かって動くにつれて、上記挟角θ１は大きくなり、上記挟角θ２は小さくなる。
【００５９】
そこで、この第２実施例では、ピストン上昇行程において、上記挟角θ１が９０度となる際に、上記挟角θ２が９０度よりも小さくなるようピストン−クランク機構３０を設定することで、上死点のときに上記挟角θ１を相対的に９０度に近い値とする。
【００６０】
これによって、第２実施例のピストン−クランク機構３０では、上死点位置と下死点位置の中間位置よりも上死点側で、ピストン速度が最大となるので、圧縮行程における冷却損失を低減することができる。
【００６１】
そして、上記挟角θ１は、上死点において９０度に近い値となるため、上死点付近でのクランクアングルの変化に対する第２リンク１２の角度変化が小さくなり、上死点付近でのピストン加速度の変化を小さくできるため、ピストン−クランク機構３０の振動特性を改善することができる。
【００６２】
また、この第２実施例においては、ピストン上昇行程において、上記挟角θ１の最小値と９０度との差分が、上記挟角θ２の最大値と９０度との差分よりも大きくなるように設定している。
【００６３】
これによって、第２実施例のピストン−クランク機構３０では、上死点位置と下死点位置の中間位置よりも上死点側で、ピストン速度が最大となるので、圧縮行程における冷却損失を低減することができると共に、上死点におけるピストン加速度と、下死点におけるピストン加速度との差を小さくすることができ、ピストン−クランク機構３０の振動特性を改善することができる。
【００６４】
そして、この第２実施例においても、上記挟角θ１が９０度になってから上記挟角θ２が９０度になるまでの期間、及び上記θ２が９０度になってから上記θ１が９０度になるまでの期間では、上記挟角θ３が９０度以外の値となるようピストン−クランク機構６を設定することで、クランクピン５と第２リンク１２との連結点の加速度、もしくはロッカアーム１０と第２リンク１２との連結点の加速度の一方が増加傾向にあるときに、上記挟角θ３が９０度以外の値となり、ピストン２の最大速度を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…内燃機関
２…ピストン
３…シリンダ
４…クランクシャフト
５…クランクピン
６…ピストン−クランク機構
７…揺動支点
１０…ロッカアーム
１１…第１リンク
１２…第２リンク
１３…揺動支軸
１４…第１連結ピン
１５…ピストンピン
１６…第２連結ピン
２１…第１仮想円
２２…第２仮想円
【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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【図８】
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【図９】
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