(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部がピストンピン（６３）を介してピストン（３８）に連結されるコンロッド（６４）の他端部が、クランクシャフト（２７）のクランクピン（６５）半周に摺接するサブロッド（６８）の一端部に回動可能に連結され、前記クランクピン（６５）の残余の半周に摺接するクランクキャップ（７３）が前記サブロッド（６８）に締結され、前記サブロッド（６８）の他端部にコントロールロッド（６９）の一端部が回動可能に連結される圧縮比可変エンジンにおいて、一方向クラッチ（８５，８６）を介してエンジン本体（２１）に回動可能に軸支される回転軸（８１，８２；１１３，１１４）の偏心位置に設けられる支軸（６１）に前記コントロールロッド（６９）の他端部が回動可能に連結され、エンジン本体（２１）に取付けられた気化器（３４）内の吸気路（４６）に通じる負圧室（１０２）ならびに大気に開放した大気圧室（１０３）に両面を臨ませるダイヤフラム（９９）の周縁部がケーシング（９８）に挟持されて成るダイヤフラム式のアクチュエータ（９７）がエンジン本体（２１）に支持され、前記回転軸（８１，８２；１１３，１１４）にその周方向１箇所で半径方向外方に突出する規制突部（８８，１１５）が設けられ、前記回転軸（８１，８２；１１３，１１４）と直交する軸線を有してエンジン本体（２１）に設けられる軸部材（９２，１１６）に、前記規制突部（８８，１１５）に係合可能として位相をずらせた一対の係合部（９３ａ，９３ｂ；１１９ａ，１１９ｂ；１２１ａ，１２１ｂ）を有するとともに両係合部（９３ａ，９３ｂ；１１９ａ，１１９ｂ；１２１ａ，１２１ｂ）の一方を前記規制突部（８８，１１５）に係合させる方向にばね付勢されたロッカ部材（９３，１１９，１２１）が，前記軸部材（９２，１１６）の軸線まわりに揺動することを可能として装着され、前記アクチュエータ（９７）が、前記負圧室（１０２）の負圧増大に応じて前記ロッカ部材（９３，１１９，１２１）を前記ばね付勢方向とは逆方向に回動駆動するようにしてロッカ部材（９３，１１９，１２１）に連結されることを特徴とする圧縮比可変エンジン。
【請求項２】
前記ロッカ部材（９３）の両係合部（９３ａ，９３ｂ）に、前記回転軸（８１，８２）の周方向に並ぶ複数の段部（１１２ａ，１１２ｂ）が、回転軸（８１，８２）の回転に応じて各段部（１１２ａ，１１２ｂ）を前記規制突部（８８）に順次係合させるようにして形成されることを特徴とする請求項１記載の圧縮比可変エンジン。
【請求項３】
一端部がピストンピン（６３）を介してピストン（３８）に連結されるコンロッド（６４）の他端部が、クランクシャフト（２７）のクランクピン（６５）半周に摺接するサブロッド（６８）の一端部に回動可能に連結され、前記クランクピン（６５）の残余の半周に摺接するクランクキャップ（７３）が前記サブロッド（６８）に締結され、前記サブロッド（６８）の他端部にコントロールロッド（６９）の一端部が回動可能に連結される圧縮比可変エンジンにおいて、一方向クラッチ（１３７）を介してエンジン本体（２１）に回動可能に軸支される回転軸（１３２）の偏心位置に設けられる支軸（１３１）に前記コントロールロッド（６９）の他端部が回動可能に連結され、エンジン本体（２１）に取付けられた気化器（３４）内の吸気路（４６）に通じる負圧室（１０２）ならびに大気に開放した大気圧室（１０３）に両面を臨ませるダイヤフラム（９９）の周縁部がケーシング（９８）に挟持されて成るダイヤフラム式のアクチュエータ（９７）がエンジン本体（２１）に支持され、前記回転軸（１３２）にその軸方向複数箇所で相互に位相をずらせた係合部（１３８，１３９；１３８〜１４０；１３８〜１４１）が設けられ、前記回転軸（１３２）と直交する軸線を有してエンジン本体（２１）に支承される軸部材（１４２）に、複数の前記係合部（１３８，１３９；１３８〜１４０；１３８〜１４１）に択一的に係合可能とした規制突部（１４３ａ，１７３ａ）を有する規制部材（１４３，１７３）が、前記規制突部（１４３ａ，１７３）を前記軸部材（１４２）の軸線に直交する平面内で作動せしめることを可能として装着され、前記アクチュエータ（９７）が、前記規制部材（１４３，１７３）を前記平面内で駆動するようにして該規制部材（１４３，１７３）に連結されることを特徴とする圧縮比可変エンジン。
【請求項４】
前記アクチュエータ（９７）で回動駆動される前記軸部材（１４２）が軸線まわりの回動を可能として前記エンジン本体（２１）に支承され、前記回転軸（１３２）の軸線に沿う方向への移動を可能とした前記規制部材（１７３）に、前記軸部材（１４２）に固設されるピニオン（１７２）に噛合するラック（１７４）が設けられることを特徴とする請求項３記載の圧縮比可変エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一端部がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドの他端部が、クランクシャフトのクランクピン半周に摺接するサブロッドの一端部に回動可能に連結され、前記クランクピンの残余の半周に摺接するクランクキャップが前記サブロッドに締結され、前記サブロッドの他端部にコントロールロッドの一端部が回動可能に連結される圧縮比可変エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる圧縮比可変エンジンは、たとえば下記特許文献１等で既に知られており、一端部がサブロッドに連結されるコントロールロッドの他端部を変位せしめることにより、エンジンの運転状態に応じて圧縮比を変化させるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７３８０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、電気的もしくは油圧的なデバイスを用いてコントロールロッドを変位駆動せしめており、エンジンの肥大化や構成の複雑化を招いてしまう。しかも電気的または油圧的なデバイスでは、それを作動せしめるために何らかの駆動装置をエンジンで駆動する必要があり、エンジンの動力損失も懸念される。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの動力損失が生じることを極力抑えるとともに、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつコントロールロッドを変位駆動し得るようにした圧縮比可変エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一端部がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドの他端部が、クランクシャフトのクランクピン半周に摺接するサブロッドの一端部に回動可能に連結され、前記クランクピンの残余の半周に摺接するクランクキャップが前記サブロッドに締結され、前記サブロッドの他端部にコントロールロッドの一端部が回動可能に連結される圧縮比可変エンジンにおいて、一方向クラッチを介してエンジン本体に回動可能に軸支される回転軸の偏心位置に設けられる支軸に前記コントロールロッドの他端部が回動可能に連結され、エンジン本体に取付けられた気化器内の吸気路に通じる負圧室ならびに大気に開放した大気圧室に両面を臨ませるダイヤフラムの周縁部がケーシングに挟持されて成るダイヤフラム式のアクチュエータがエンジン本体に支持され、前記回転軸にその周方向１箇所で半径方向外方に突出する規制突部が設けられ、前記回転軸と直交する軸線を有してエンジン本体に設けられる軸部材に、前記規制突部に係合可能として位相をずらせた一対の係合部を有するとともに両係合部の一方を前記規制突部に係合させる方向にばね付勢されたロッカ部材が、前記軸部材の軸線まわりに揺動することを可能として装着され、前記アクチュエータが、前記負圧室の負圧増大に応じて前記ロッカ部材を前記ばね付勢方向とは逆方向に回動駆動するようにしてロッカ部材に連結されることを特徴とする。
【０００７】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、回転軸に設けられた支軸には、エンジンの運転サイクルに応じてコントロールロッドを圧縮する方向の荷重ならびにコントロールロッドを引っ張る方向の荷重が交互に作用するので、回転軸には、該回転軸を一方向に回転せしめる荷重ならびに他方向に回転せしめる荷重が交互に作用することになるが、回転軸およびエンジン本体間に介装される一方向クラッチにより、回転軸は一方向だけに回転可能である。一方、回転軸に設けられた規制突部には、回転軸と直交する軸線を有してエンジン本体に設けられる軸部材に装着されるロッカ部材が備えるとともに位相をずらせた一対の係合部のいずれかを係合可能であり、ロッカ部材は一方の係合部を規制突部に係合させる方向にばね付勢され、またロック部材は他方の係合部を規制突部に係合させる方向にアクチュエータにより回動駆動されるので、コントロールロッドの他端部を高圧縮比に対応する位置と低圧縮比に対応する位置との間で変位駆動することが可能となる。しかもダイヤフラム式のアクチュエータは気化器内の吸気路の負圧により作動するものであり、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつエンジンの動力損失が生じることを極力抑えて、コントロールロッドを変位駆動することが可能となる。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記ロッカ部材の両係合部に、回転軸の周方向に並ぶ複数の段部が、回転軸の回転に応じて各段部を前記規制突部に順次係合させるようにして形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、各段部に規制突部を係合させることによって、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項３記載の発明は、一端部がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドの他端部が、クランクシャフトのクランクピン半周に摺接するサブロッドの一端部に回動可能に連結され、前記クランクピンの残余の半周に摺接するクランクキャップが前記サブロッドに締結され、前記サブロッドの他端部にコントロールロッドの一端部が回動可能に連結される圧縮比可変エンジンにおいて、一方向クラッチを介してエンジン本体に回動可能に軸支される回転軸の偏心位置に設けられる支軸に前記コントロールロッドの他端部が回動可能に連結され、エンジン本体に取付けられた気化器内の吸気路に通じる負圧室ならびに大気に開放した大気圧室に両面を臨ませるダイヤフラムの周縁部がケーシングに挟持されて成るダイヤフラム式のアクチュエータがエンジン本体に支持され、前記回転軸にその軸方向複数箇所で相互に位相をずらせた係合部が設けられ、前記回転軸と直交する軸線を有してエンジン本体に支承される軸部材に、複数の前記係合部に択一的に係合可能とした規制突部を有する規制部材が、前記規制突部を前記軸部材の軸線に直交する平面内で作動せしめることを可能として装着され、前記アクチュエータが、前記規制部材を前記平面内で駆動するようにして該規制部材に連結されることを特徴とする。
【００１０】
このような請求項３記載の発明の構成によれば、回転軸に設けられた支軸には、エンジンの運転サイクルに応じてコントロールロッドを圧縮する方向の荷重ならびにコントロールロッドを引っ張る方向の荷重が交互に作用するので、回転軸には、該回転軸を一方向に回転せしめる荷重ならびに他方向に回転せしめる荷重が交互に作用することになるが、回転軸およびエンジン本体間に介装される一方向クラッチにより、回転軸は一方向だけに回転可能である。一方、位相を相互にずらせて回転軸の軸方向複数箇所に設けられた係合部には、回転軸と直交する軸線を有してエンジン本体に支承される軸部材の軸線に直交する平面内で作動可能な規制部材の規制突部を択一的に係合可能であり、規制部材がアクチュエータにより駆動されるので、コントロールロッドの他端部を複数の圧縮比に対応する複数位置に変位駆動することが可能となる。しかもダイヤフラム式のアクチュエータは気化器内の吸気路の負圧により作動するものであり、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつエンジンの動力損失が生じることを極力抑えて、コントロールロッドを変位駆動することが可能となる。
【００１１】
さらに請求項４記載の発明は、上記請求項３記載の発明の構成に加えて、前記アクチュエータで回動駆動される前記軸部材が軸線まわりの回動を可能として前記エンジン本体に支承され、前記回転軸の軸線に沿う方向への移動を可能とした前記規制部材に、前記軸部材に固設されるピニオンに噛合するラックが設けられることを特徴とし、かかる構成によれば、規制部材を回転軸の軸線に沿う方向に無段階に作動せしめることが可能であり、より多くの係合部に規制突部を択一的に係合させることにより、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
【００１３】
図１〜図１０は本発明の第１実施例を示すものであり、図１はエンジンの正面図、図２はエンジンの縦断面図であって図３の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は軽負荷状態での図１の５−５線拡大断面図、図６は高負荷状態での図５に対応した断面図、図７はリンク機構の配置を簡単に示す図、図８は支軸の位相、排気量および圧縮比の関係を示す図、図９はリンク機構の作動状態を順次示す図、図１０は図示平均有効圧力および図示燃料消費率の関係を示す図である。
【００１４】
先ず図１〜図３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、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。
【００１５】
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るケース本体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、ケース本体２５およびサイドカバー２６に、クランクシャフト２７の両端部がボールベアリング２８，２９およびオイルシール３０，３１を介して回転自在に支承される。またクランクシャフト２７の一端部は出力軸部２７ａとしてサイドカバー２６から突出されており、クランクシャフト２７の他端部は補機取付け軸部２７ｂとしてケース本体２５から突出される。しかも補機取付け軸部２７ｂには、フライホイール３２が固定されており、このフライホイール３２の外面には、エンジン本体２１の各部や気化器３４に冷却風を供給するための冷却ファン３５がねじ部材３６で固着され、冷却ファン３６の外側にリコイル式エンジンスタータ３７が配設される。
【００１６】
シリンダブロック２３には、ピストン３８を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア３９が形成されており、ピストン３８の頂部を臨ませる燃焼室４０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。
【００１７】
シリンダヘッド２４には、燃焼室４０に通じ得る吸気ポート４１および排気ポート４２が形成されるとともに、吸気ポート４１および燃焼室４０間を開閉する吸気弁４３、ならびに排気ポート４２および燃焼室４０間を開閉する排気弁４４が開閉作動可能に配設される。また燃焼室４０に電極を臨ませる点火プラグ４５がシリンダヘッド２４に螺着される。
【００１８】
シリンダヘッド２４の上部には気化器３４が接続されており、該気化器３４が備える吸気路４６の下流端が吸気ポート４１に連通される。また吸気路４６の上流端に連なる吸気管４７が気化器３４に接続され、該吸気管４７は図示しないエアクリーナに接続される。シリンダヘッド２４の上部には排気ポート４２に通じる排気管４８が接続されており、この排気管４８は排気マフラ４９に接続される。さらにクランクケース２２の上方には、該クランクケース２２から突出したブラケット５０で支持されるようにして燃料タンク５１が配置される。
【００１９】
クランクケース２２におけるサイドカバー２６寄りの部分でクランクシャフト２７には駆動ギヤ５２が一体に形成されており、この駆動ギヤ５２に噛合する被動ギヤ５３が、クランクシャフト２７と平行な軸線を有してクランクケース２２に回転自在に支承されるカムシャフト５４に固着される。而してカムシャフト５４には、相互に噛合した駆動ギヤ５２および被動ギヤ５３により１／２の減速比でクランクシャフト２７からの回転動力が伝達される。
【００２０】
カムシャフト５４には、吸気弁４３および排気弁４４にそれぞれ対応した吸気カム５５および排気カム５６が設けられており、吸気カム５５にはシリンダブロック２３で作動可能に支承された従動駒５７が摺接される。一方、シリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４には、従動駒５７の上部を下部に突出させた作動室５８が形成されており、該作動室５８内に配置されるプッシュロッド５９の下端が前記従動駒５７に当接される。一方、シリンダヘッド２４には、閉弁方向にばね付勢された吸気弁４３の上端に一端を当接させたロッカアーム６０が揺動可能に支承されており、このロッカアーム６０の他端に前記プッシュロッド５９の上端が当接される。而して吸気カム５５の回転に応じてプッシュロッド５９が軸方向に作動し、それに応じたロッカアーム６０の揺動によって吸気弁４３が開閉作動することになる。
【００２１】
排気カム５６および排気弁４４間にも、上記吸気カム５５および吸気弁４３間と同様の機構が介装されており、排気カム５６の回転に応じて排気弁４４が開閉作動する。
【００２２】
図４を併せて参照して、ピストン３８と、クランクシャフト２７と、シリンダ軸線Ｃを通りクランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で変位することを可能としてエンジン本体２１のクランクケース２２に支承される支軸６１とが、リンク機構６２を介して連結される。
【００２３】
このリンク機構６２は、一端がピストンピン６３を介してピストン３８に連結されるコンロッド６４と、一端がコンロッド６４の他端に回動可能に連結されるとともに他端がクランクシャフト２７のクランクピン６５に連結される第１アーム６６と、一端が前記第１アーム６６の他端に一体に連結される第２アーム６７と、該第２アーム６７の他端に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が前記支軸６１に回動可能に連結されるコントロールロッド６９とから成り、第１および第２アーム６６，６７は、サブロッド６８として一体に形成される。
【００２４】
サブロッド６８は、クランクシャフト２７のクランクピン６５半周に摺接する半円状の第１軸受部７０を中間部に有するものであり、このサブロッド６８の両端部には、コンロッド６４の他端部およびコントロールロッド６９の一端部をそれぞれ相互間に挟む一対の二股部７１，７２が一体に設けられる。またクランクシャフト２７のクランクピン６５における残余の半周には、クランクキャップ７３が備える半円状の第２軸受部７４が摺接するものであり、このクランクキャップ７３はサブロッド６８に締結される。
【００２５】
コンロッド６４の他端部は、コンロッドピン７５を介してサブロッド６８の一端部すなわち第１アーム６６の一端部に回動可能に連結されるものであり、コンロッド６４の他端部に圧入されたコンロッドピン７５の両端部がサブロッド６８の一端側の二股部７１に回動可能に嵌合される。
【００２６】
またコントロールロッド６９の一端部は円筒状のサブロッドピン７６を介してサブロッド６８の他端部すなわち第２アーム６７の他端部に回動可能に連結されるものであり、サブロッド６８の他端側の二股部７２に挿入されたコントロールロッド６９の一端部を相対回動可能に貫通するサブロッドピン７６の両端部が、前記他端側の二股部７２に隙間ばめにて嵌合される。しかも前記他端側の二股部７２にはサブロッドピン７６の両端に当接して該サブロッドピン７６の二股部７２からの離脱を阻止するための一対のクリップ７７，７７が装着される。
【００２７】
さらに各二股部７１，７２には、クランクシャフト２７の両側に一対ずつ配置されるボルト７８，７８…によってクランクキャップ７３が締結されるものであり、コンロッドピン７５およびサブロッドピン７６は、それらのボルト７８，７８…の軸線延長上に配置される。
【００２８】
図５をさらに併せて参照して、円筒状である支軸６１は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸８１，８２の偏心位置間に設けられる。しかも回転軸８１は、クランクケース２２におけるケース本体２５の上部に一体に設けられた支持部８３に一方向クラッチ８５を介して支承され、回転軸８２は、前記ケース本体２５に取付けられた支持部材８４に一方向クラッチ８６を介して支承される。
【００２９】
ところで、支軸６１に他端部が連結されたコントロールロッド６９には、エンジンの運転サイクルに応じてコントロールロッド６９を圧縮する方向の荷重ならびにコントロールロッド６９を引っ張る方向の荷重が交互に作用するものであり、回転軸８１，８２の偏心位置間に支軸６１が設けられているので、回転軸８１，８２にも前記コントロールロッド６９から一側に向けての回転力ならびに他側に向けての回転力が交互に作用する。しかるに回転軸８１，８２と、支持部８３および支持部材８４との間に一方向クラッチ８５，８６が介装されていることにより、回転軸８１，８２は矢印８０で示す一方向にのみ回転可能である。
【００３０】
クランクケース２２のサイドカバー２６を回転自在に貫通して外部に突出した回転軸８１の一端には係止部材８７が固定され、該係止部材８７は、半径方向外方に突出した規制突部８８を周方向１箇所に有して円盤状に形成される。
【００３１】
一方、クランクケース２２におけるサイドカバー２６の外面には、前記係止部材８７の一部を挿入せしめる開口部８９を有する支持板９０と、該支持板９０から外方に突出する一対のブラケット９１，９１とが締結されており、両ブラケット９１，９１に、回転軸８１の軸線と直交する軸線を有して前記係止部材８７の外方位置に配置される軸部材９２の両端部が固定的に支持される。
【００３２】
前記軸部材９２には、前記係止部材８７の規制突部８８に係合可能な一対の係合部９３ａ，９３ｂをその位相がたとえば１６７度ずれた位置に備えるロッカ部材９３が揺動可能に支承されるものであり、軸部材９２の軸線に沿うロッカ部材９３の位置を定めるために、両ブラケット９１，９１およびロッカ部材９３間には軸部材９２を囲繞する円筒状のスペーサ９４，９５が介装される。またロッカ部材９３および支持板９０間には、ロッカ部材９３が備える両係合部９３ａ，９３ｂのうち９３ａを係止部材８７の規制突部８８に係合させる方向にロッカ部材９３を回動付勢する戻しばね１０７が設けられる。
【００３３】
ロッカ部材９３にはダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。このアクチュエータ９７は、前記支持板９０に設けられたブラケット９６に取付けられるケーシング９８と、該ケーシング９８内を負圧室１０２および大気圧室１０３に仕切るようにしてケーシング９８に支持されるダイヤフラム９９と、負圧室１０２の容積を増大する方向でばね力を発揮してケーシング９８およびダイヤフラム９９間に縮設されるばね１００と、ダイヤフラム９９の中央部に連結される作動ロッド１０１とを備える。
【００３４】
ケーシング９８は、ブラケット９６に取付けられる椀状の第１ケース半体１０４と、該ケース半体１０４にかしめ結合される椀状の第２ケース半体１０５とから成り、ダイヤフラム９９の周縁部は両ケース半体１０４，１０５の開口端部間に挟持される。また負圧室１０２はダイヤフラム９９および第２ケース半体１０５間に形成され、この負圧室１０２にばね１００が収容される。
【００３５】
大気圧室１０３は、ダイヤフラム９９および第１ケース半体１０４間に形成されるものであり、第２ケース半体１０４の中央部に設けられた透孔１０６を貫通して大気圧室１０３に突入される作動ロッド１０１の一端部がダイヤフラム９９の中央部に連結され、透孔１０６の内周および作動ロッド１０１の外周間の間隙を介して大気圧室１０３が外部に連通する。
【００３６】
ケーシング９８における第２ケース半体１０５には負圧室１０２に通じる導管１０８が接続される。一方、アクチュエータ９７に隣接した位置で前記ブラケット９６にはサージタンク１０９が支持されており、このサージタンク１０９に前記導管１０８が接続される。またサージタンク１０９に連なる導管１１０は気化器３４の吸気路４６の下流端に接続される。すなわちアクチュエータ９７の負圧室１０２には吸気路４６の吸気負圧が導入されることになり、サージタンク１０９は前記吸気負圧の脈動を減衰する働きをする。
【００３７】
アクチュエータ９７が備える作動ロッド１０１の他端は連結ロッド１１１を介してロッカ部材９３に連結されており、エンジンが軽負荷運転状態であって負圧室１０２の負圧が高い状態では、図５で示すように、ダイヤフラム９９は戻しばね１０７およびばね１００のばね力に抗して負圧室１０２の容積を減少させるように撓んでおり、作動ロッド１０１が収縮作動している。この状態でロッカ部材９３の回動位置は、両係合部９３ａ，９３ｂのうち９３ｂを係止部材８７の規制突部８８に係合させる位置にある。
【００３８】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、図６で示すように、ダイヤフラム９９は戻しばね１０７およびばね１００のばね力によって負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これによりロッカ部材９３は、両係合部９３ａ，９３ｂのうち９３ａを係止部材８７の規制突部８８に係合させる位置に回動することになる。
【００３９】
このようにロッカ部材９３を回動することで、エンジンの運転中には一方向への回転力が作用している回転軸８１，８２は、一方の回転軸８１とともに回転する係止部材８７の規制突部８８に係合部９３ａ，９３ｂのいずれかを係合させた位置で回転を規制されることになり、その回転軸８１，８２がたとえば１６７度位相が異なる２つの位置で回転停止することにより、回転軸８１，８２の軸線から偏心した位置にある支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比が変化することになる。
【００４０】
しかもリンク機構６２は圧縮比だけでなくピストン３８のストロークをも変化させ得るように構成されるものであり、そのためのリンク機構６２の寸法関係について、図７を参照しながら次に説明する。
【００４１】
ここで、シリンダ軸線Ｃに沿ってクランクシャフト２７の軸線を通るｘ軸と、ｘ軸に直交してクランクシャフト２７の軸線を通るｙ軸とで構成されるｘｙ平面内において、コンロッド６４の長さをL4、第１アーム６６の長さをL2、第２アーム６７の長さをL1、コントロールロッド６９の長さをL3、コンロッド６４が前記ｘ軸となす角度をφ4 、第１および第２アーム６６，６７のなす角度をα、第２アーム６７が前記ｙ軸となす角度をφ1 、コントロールロッド６９が前記ｙ軸となす角度をφ3 、クランクシャフト２７の軸線およびクランクピン６５を結ぶ直線が前記ｘ軸となす角度をθ、クランクシャフト２７の軸線およびクランクピン６５間の長さをR 、支軸６１のｘｙ座標をXpiv，Ypiv、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量をδとしたときに、ピストンピン６３の高さＸは、
X ＝L4・cos φ4 ＋L2・sin(α＋φ1)＋R ・cos θ……（１）
である。
【００４２】
但し
φ4＝arcsin［｛L2・ cos(α＋φ1)＋R・sinθ−δ｝/L4 ］……（２）
φ1＝arcsin｛(L32−L12−D2−E2)/2・L1・√(D2＋E2)｝−arctan(D/E) ……（３）
D＝Ypiv−Rsinθ……（４）
E＝Xpiv−Rcosθ……（５）
【００４３】
上記式（１）〜（５）において、Ｌ４，Ｌ２，α，Ｒ，δ，Ｌ３，Ｌ１，Ｙｐｉｖ，Ｘｐｉｖは、リンク機構６２での相対配置から定まる値であり、したがって前記式（１）は、リンク機構６２での相対配置から定まる値であるＬ４，Ｌ２，α，Ｒ，δ，Ｌ３，Ｌ１，Ｙｐｉｖ，Ｘｐｉｖと、クランクシャフト２７の軸線およびクランクピン６５を結ぶ直線がｘ軸となす角度θとを含む式となる。
【００４５】
そこで、Ｌ４，Ｌ２，α，Ｒ，δ，Ｌ３，Ｌ１，Ｙｐｉｖ，Ｘｐｉｖにリンク機構６２での相対配置に基づいてそれぞれ或る値を与えるとともに、４サイクルエンジンの動作に照応させて、０≦θ＜２πの範囲でθを微小変化させつつ、ピストンピン６３の高さＸの最大値である上死点ならびにピストンピン６３の高さＸの最小値である下死点を得るように式（１）を計算すると、上死点にあるときのピストンピン６３のｘ軸方向の位置Xpivtdc 、ならびに下死点のピストンピン６３のｘ軸方向の位置Xpivbdc を得ることができ、ピストンピン６３のストロークSpivは（Xpivtdc −Xpivbdc ）で得られる。
【００４６】
ここで、シリンダボア３９の内径をB としたときの排気量Vhpiv は｛Vhpiv ＝Spiv・(B2/4)・π｝であり、また上死点における燃焼室容積をVapiv とすると、圧縮比εpiv は｛εpiv ＝1 ＋（Vhpiv /Vapiv）｝となる。
【００４７】
このようにして支軸６１が任意の第１の位置にあるときの排気量Vhpiv0および圧縮比εpiv0と、支軸６１が第１の位置から第２の位置に変位したときの排気量Vhpiv1、圧縮比εpiv1とを、第２アーム６７の長さL1、第１アーム６６の長さL2、コントロールロッド６９の長さL3、コンロッド６４の長さL4、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量δ、ならびに第１および第２アーム６６，６７のなす角度αをリンク機構６２での寸法関係に基づいて変化させた数値解析によってそれぞれ求め、
εpiv1＜εpiv0である場合にはVhpiv1＞Vhpiv0
εpiv1＞εpiv0である場合にはVhpiv1＜Vhpiv0
の関係を満足するように第２アーム６７の長さL1、第１アーム６６の長さL2、コントロールロッド６９の長さL3、コンロッド６４の長さL4、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量δ、ならびに第１および第２アーム６６，６７のなす角度αを設定する。
【００４８】
このような設定によると、図８で示すように、支軸の６１の位相変化に応じて排気量Vhpiv および圧縮比εpiv の値が逆方向に変化するようになり、大排気量のときには低圧縮比の運転とし、小排気量のときには高圧縮比の運転とすることができる。
【００４９】
すなわちリンク機構６２は、支軸６１がエンジンの軽負荷状態に対応する位置にあるときには図９（ａ）で示すように作動し、支軸６１がエンジンの高負荷状態に対応する位置にあるときには図９（ｂ）で示すように作動するものであり、エンジンの軽負荷状態でのピストンピン６３のストロークSpivよりもエンジンの高負荷状態のピストンピン６３のストロークSpivのほうが大きくなる。しかもエンジンの軽負荷状態での圧縮比は高負荷状態での圧縮比よりも大きくなるので、軽負荷時には低排気量、高圧縮比の運転となり、また高負荷時には大排気量、低圧縮比の運転となる。
【００５０】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、一端がピストンピン６３を介してピストン３８に連結されるコンロッド６４と、一端がコンロッド６４の他端に回動可能に連結されるとともに他端がクランクシャフト２７にクランクピン６５を介して連結される第１アーム６６と、一端が第１アーム６６の他端に一体に連結されてサブロッド６８を協働して構成する第２アーム６７と、第２アーム６７の他端に一端が回動可能に連結されるコントロールロッド６９とでリンク機構６２を構成し、コントロールロッド６９の他端部を支承する支軸６１をエンジンの運転状態に応じて変位させるようにして圧縮比を可変とした上で、第２アーム６７の長さL1、第１アーム６６の長さL2、コントロールロッド６９の長さL3、コンロッド６４の長さL4、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量δ、ならびに第１および第２アーム６６，６７のなす角度αをそれぞれ適宜設定することで、ピストンピン６３のストロークをも可変とし、大排気量のときには低圧縮比の運転とし、小排気量のときには高圧縮比の運転とするようにした。
【００５１】
したがってエンジンの軽負荷時には低排気量、高圧縮比の運転とすることで高熱効率化を図り、図１０の実線で示すように破線で示す従来のものに比べて図示燃料消費率を低下させ、燃費の低減を図ることが可能となる。また高負荷時には大排気量、低圧縮比とすることで爆発荷重および筒内圧力が過度に上昇しないようにして騒音および強度の問題が生じるのを回避することができる。
【００５２】
また第１および第２アーム６６，６７は、クランクピン６５の半周に摺接する半円状の第１軸受部７０を有するサブロッド６８を協働して構成するものであり、該サブロッド６８の一端部にコンロッド６４が回動可能に連結され、サブロッド６８の他端部にコントロールロッド６９の一端部が回動可能に連結されるのであるが、コンロッド６４の他端部およびコントロールロッド６９の一端部をそれぞれ相互間に挟むようにしてサブロッド６８に一体に設けられる一対の二股部７１，７２に、クランクピン６５の残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部７４を有するクランクキャップ７３が締結される。これによりサブロッド６８のクランクピン６５への取付け剛性を高めることができる。
【００５３】
またコンロッド６４の他端部に圧入されたコンロッドピン７５の両端部が一方の二股部７１に回動可能に嵌合され、コントロールロッド６９の一端部を相対回動可能に貫通するサブロッドピン７６の両端部が他方の二股部７２に隙間ばめにて嵌合されるので、ピストン３８からサブロッド６８までと、コントロールロッド６９とを分離してエンジンに組み込んだ後で、サブロッド６８およびコントロールロッド６９を連結するようにして、組付け精度を高めつつ組付け作業を容易とすることができ、この結果、エンジンの肥大化を回避することができる。
【００５４】
しかもコンロッドピン７５およびサブロッドピン７６が、クランクキャップ７３をサブロッド６８に締結するためのボルト７８の軸線延長上に配置されるので、サブロッド６８およびクランクキャップ７３をコンパクトに構成することができ、それによりサブロッド６８およびクランクキャップ７３の重量を軽減して、動力損失をも抑制することができる。
【００５５】
またエンジン本体２１におけるクランクケース２２のケース本体２５に一体に設けられる支持部８３ならびに前記ケース本体２５に取付けられる支持部材８４に、一対の回転軸８１，８２が一方向クラッチ８５，８６を介して支承され、両回転軸８１，８２の偏心位置間に支軸６１が設けられている。しかも支軸６１には、エンジンの運転サイクルに応じてコントロールロッド６９を圧縮する方向の荷重ならびにコントロールロッド６９を引っ張る方向の荷重が交互に作用するので、回転軸８１，８２には、該回転軸８１，８２を一方向に回転せしめる荷重ならびに他方向に回転せしめる荷重が交互に作用することになる。しかるに前記一方向クラッチ８５，８６の働きにより、回転軸８１，８２は一方向だけに回転可能である。
【００５６】
しかも周方向１箇所に規制突部８８を有する係止部材８７がエンジン本体２１におけるサイドカバー２６から突出した回転軸８１の一端に固定され、回転軸８１と直交する軸線を有してエンジン本体２１に固定される軸部材９２に、係止部材８７の前記規制突部８８に係合可能として位相をたとえば１６７度ずらせた一対の係合部９３ａ，９３ｂを有するロッカ部材９３が揺動可能に支承され、該ロッカ部材９３は両係合部９３ａ，９３ｂの一方を規制突部８８に係合させる方向に戻しばね１０７によりばね付勢されている。
【００５７】
一方、気化器３４内の吸気路４６に通じる負圧室１０２ならびに大気に開放した大気圧室１０３に両面を臨ませるダイヤフラム９９の周縁部がケーシング９８に挟持されて成るダイヤフラム式のアクチュエータ９７がエンジン本体２１に支持されており、このアクチュエータ９７が、負圧室１０２の負圧増大に応じてロッカ部材９３を前記ばね付勢方向とは逆方向に回動駆動するようにしてロッカ部材９３に連結されている。
【００５８】
すなわちエンジンの負荷によってアクチュエータ９７を作動せしめることで、回転軸８１，８２すなわち支軸６１をたとえば１６７度位相の異なる２箇所に変位保持することができ、支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部を高圧縮比に対応する位置と低圧縮比に対応する位置との間で変位駆動することが可能となる。しかもダイヤフラム式のアクチュエータ９７を用いることにより、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつエンジンの動力損失が生じることを極力抑えて、コントロールロッド６９を変位駆動することが可能となる。
【００５９】
図１１および図１２は本発明の第２実施例を示すものであり、ロッカ部材９３の両係合部９３ａ，９３ｂには、係止部材８７（図５，図６参照）の周方向に並ぶ複数の段部１１２ａ…，１１２ｂ…が、係止部材８７の回動に応じて各段部１１２ａ…，１１２ｂ…を係止部材８７の規制突部８８（図５，図６参照）に順次係合させるようにして形成されている。
【００６０】
この第２実施例によれば、各段部１１２ａ…，１１２ｂ…に規制突部８８を係合させることによって、係止部材８７の周方向位置を段階的に変化させることができ、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【００６１】
図１３〜図１８は本発明の第３実施例を示すものであり、図１３はエンジンの要部正面図、図１４はエンジン軽負荷状態での図１３の１４−１４線断面図、図１５は図１４の１５ー１５線断面図、図１６は図１５の１６−１６線断面図、図１７はエンジン高負荷状態での図１５に対応した断面図、図１８は図１７の１８−１８線断面図である。
【００６２】
先ず図１３および図１４において、コントロールロッド６９の他端部に回動可能に連結される支軸６１の両端部は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸１１３，１１４の偏心軸部１１３ａ，１１４ａ間に設けられるものであり、両回転軸１１３，１１４は一方向クラッチ８５，８６を介してクランクケース２２に回動可能に支承される。
【００６３】
しかも一方の回転軸１１３の偏心軸部１１３ａにおける周方向１箇所には、半径方向外方に突出する規制突部１１５が一体に設けられる。
【００６４】
前記両回転軸１１３，１１４の軸線と直交する軸部材１１６がクランクケース２２におけるケース本体２５を回動可能に貫通してクランクケース２２内に突入されており、該軸部材１１６の一端はクランクケース２２に設けられた支持部１１７で回動可能に支承される。
【００６５】
またクランクケース２２から突出した軸部材１１６の他端にはレバー１１８が固定されており、このレバー１１８に、ダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。
【００６６】
前記クランクケース２２の側壁内面および支持部１１７間で軸部材１１６には、該軸部材１１６を囲繞するロッカ部材１１９が固定されており、このロッカ部材１１９には、前記規制突部１１５に係合可能として位相をたとえば１６７度ずらせた一対の係合部１１９ａ，１１９ｂが設けられる。またロッカ部材１１９およびクランクケース２２間には、ロッカ部材１１９が備える両係合部１１９ａ，１１９ｂのうち１１９ａを規制突部１１５に係合させる方向にロッカ部材１１９を回動付勢する戻しばね１２０が設けられる。
【００６７】
エンジンが軽負荷運転状態であってアクチュエータ９７における負圧室１０２の負圧が高い状態では、作動ロッド１０１が縮小作動している。この状態でロッカ部材１１９の回動位置は、図１５および図１６で示すように、両係合部１１９ａ，１１９ｂのうち１１９ｂを規制突部１１５に係合させる位置にある。
【００６８】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、、ダイヤフラム９９は負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これによりロッカ部材１１９は、図１７および図１８で示すように、両係合部１１９ａ，１１９ｂのうち１１９ａを規制突部１１５に係合させる位置に回動することになる。
【００６９】
このようにロッカ部材１１９を回動することで、支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比およびストロークが変化することになる。
【００７０】
この第３実施例によっても、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
図１９〜図２４は本発明の第４実施例を示すものであり、図１９はエンジンの要部正面図、図２０は図１９の２０−２０線断面図、図２１はエンジン軽負荷状態での図２０の２１−２１線断面図、図２２はエンジン軽負荷状態での図２０の２２−２２線断面図、図２３はエンジン高負荷状態での図２１に対応した断面図、図２４はエンジン高負荷状態での図２２に対応した断面図である。
【００７２】
先ず図１９および図２０において、コントロールロッド６９の他端部に回動可能に連結される支軸６１の両端部は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸１１３，１１４の偏心軸部１１３ａ，１１４ａ間に設けられるものであり、両回転軸１１３，１１４は一方向クラッチ８５，８６を介してクランクケース２２に回動可能に支承される。
【００７３】
しかも回転軸１１３はクランクケース２２に設けられた支持部１２１を貫通しており、この回転軸１１３の一端には、周方向１箇所で半径方向外方に突出する規制突部８８を有する円盤状の係止部材８７が固定される。
【００７４】
また前記両回転軸１１３，１１４の軸線と直交する軸部材１１６がクランクケース２２におけるサイドカバー２６を回動可能に貫通してクランクケース２２内に突入されており、該軸部材１１６の一端はクランクケース２２に設けられた支持部１１７′で回動可能に支承される。
【００７５】
またクランクケース２２から突出した軸部材１１６の他端にはレバー１１８が固定されており、このレバー１１８に、ダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。
【００７６】
前記クランクケース２２の側壁内面および支持部１１７′間で軸部材１１６には、ロッカ部材１２１が固定されており、このロッカ部材１２１には、前記規制突部８８に係合可能として位相をたとえば１６７度ずらせた一対の係合部１２１ａ，１２１ｂが設けられる。またロッカ部材１２１およびクランクケース２２間には、ロッカ部材１２１が備える両係合部１２１ａ，１２１ｂのうち１２１ａを規制突部８８に係合させる方向にロッカ部材１２１を回動付勢する戻しばね１２２が設けられる。
【００７７】
エンジンが軽負荷運転状態であってアクチュエータ９７における負圧室１０２の負圧が高い状態では、作動ロッド１０１が縮小作動している。この状態でロッカ部材１２１の回動位置は、図２１および図２２で示すように、両係合部１２１ａ，１２１ｂのうち１２１ｂを規制突部８８に係合させる位置にある。
【００７８】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、ダイヤフラム９９は負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これによりロッカ部材１２１は、図２３および図２４で示すように、両係合部１２１ａ，１２１ｂのうち１２１ａを規制突部８８に係合させる位置に回動することになる。
【００７９】
このようにロッカ部材１２１を回動することで、支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比およびストロークが変化することになる。
【００８０】
この第４実施例によっても、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００８１】
図２５〜図３２は本発明の第５実施例を示すものであり、図２５はエンジンの正面図、図２６は図２５の２６−２６線断面図、図２７は図２６の要部拡大図、図２８は図２７の２８−２８線断面図、図２９は軽負荷状態での図２５の２９−２９線に沿う一部切欠き平面図、図３０は高負荷状態での図２９に対応した図、図３１は図２６における回転軸の一端部付近を拡大して示す断面図、図３２は図３１の３２−３２線断面図である。
【００８２】
先ず図２５〜図２７において、ピストン３８と、クランクシャフト２７と、シリンダ軸線Ｃを通りクランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で変位することを可能としてエンジン本体２１のクランクケース２２に支承される支軸１３１とが、リンク機構６２を介して連結される。
【００８３】
円筒状である支軸１３１は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有してエンジン本体２１のクランクケース２２に回動可能に支承される回転軸１３２の偏心位置に一体に設けられる。この回転軸１３２の一端部は、クランクケース２２におけるサイドカバー２６に設けられた有底円筒状の軸受ハウジング１３３にボールベアリング１３４を介して回動可能に支承され、また回転軸１３２の他端部はクランクケース２２におけるケース本体２５にボールベアリング１３５を介して回動可能に支承される。また前記ボールベアリング１３４の外方で前記軸受ハウジング１３３および回転軸１３２間には一方向クラッチ１３７が設けられる。
【００８４】
ところで、支軸１３１に他端部が連結されたコントロールロッド６９には、エンジンの運転サイクルに応じてコントロールロッド６９を圧縮する方向の荷重ならびにコントロールロッド６９を引っ張る方向の荷重が交互に作用するものであり、回転軸１３２の偏心位置に支軸１３１が設けられているので、回転軸１３２にも前記コントロールロッド６９から一側に向けての回転力ならびに他側に向けての回転力が交互に作用する。しかるに回転軸１３２と、クランクケース２２におけるサイドカバー２６の軸受ハウジング１３３との間に一方向クラッチ１３７が介装されていることにより、回転軸１３２は一方向にのみ回動可能である。
【００８５】
図２８を併せて参照して、前記支軸１３１から軸方向に離隔した位置で回転軸１３２には、環状凹部１３２ｂを外周に形成するようにして小径軸部１３２ａが同軸に設けられており、軸方向に離隔した複数箇所たとえば２箇所で前記小径軸部１３２ａには、位相を相互にずらせた係合部１３８，１３９が一体に突設される。
【００８６】
クランクケース２２には、前記回転軸１３２の軸線と直交する軸線を有する軸部材１４２が回動可能に支承される。すなわちクランクケース２２のケース本体２５には、有底円筒状の軸支持部１４４と、円筒状の軸支持部１４５とが、回転軸１３２の軸線と直交する同一軸線上で相互に間隔をあけて対向するように一体に設けられており、一端を軸支持部１４４側に配置した軸部材１４２が両軸支持部１４４，１４５で回動可能に支承され、軸部材１４２の他端部は軸支持部１４５から外方に突出される。
【００８７】
軸部材１４２には、該軸部材１４２の軸線に直交する平面内で作動可能な規制部材１４３が装着されるものであり、この第５実施例では、前記両軸支持部１４４，１４５間に配置される規制部材１４３が、たとえばピン１４６で軸部材１４２に固定される。すなわち規制部材１４３は軸部材１４２とともに回動するものであり、前記環状凹部１３２ｂ内に突入して前記係合部１３８，１３９に択一的に当接、係合し得る規制突部１４３ａが規制部材１４３に一体に設けられる。
【００８８】
ところで、規制部材１４３の規制突部１４３ａを前記両係合部１３８，１３９の一方に当接させる状態と、前記規制突部１４３ａを前記両係合部１３８，１３９の他方に当接させる状態との切換時に、回転軸１３２の偏心位置に設けられる支軸１３１に連結されるコントロールロッド６９への荷重の作用によって、回転軸１３２は回動するのであるが、その回動によって両係合部１３８，１３９の一方が規制部材１４３の規制突部１４３ａに衝撃的に当接することは回避する必要がある。そこで、択一的に選択された係合部１３８，１３９の規制部材１４３への当接時の軸方向に沿う衝撃を緩和するためのスラスト緩衝手段１４８が、クランクケース２２における軸支持部１４５と規制部材１４３との間に介装される。
【００８９】
このスラスト緩衝手段１４８は、軸部材１４２を貫通せしめる一対のワッシャ１４９，１４９間に、リング状のラバー１５０が挟まれて成り、ラバー１５０は、耐油性および耐熱性を有する高硬度のものであり、しかもワッシャ１４９，１４９に焼き付けられる。
【００９０】
図２９を併せて参照して、軸部材１４２には、クランクケース２２のケース本体２５に固定される支持板１５１で支持されるダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。このアクチュエータ９７が備える作動ロッド１０１は、軸部材１４２と平行な軸線まわりに回動可能として支持板１５１に支承される駆動アーム１５２に連結される。またクランクケース２２から突出した軸部材１４２の他端には被動アーム１５３が固定されており、駆動アーム１５２および被動アーム１５３が連結ロッド１５４を介して連結される。また被動アーム１５３および支持板１５１間には、被動アーム１５３を図２９の反時計方向に回動付勢するばね１５５が設けられ、軸部材１４２はばね１５５のばね力で周方向一側に回動付勢される。
【００９１】
ところで、エンジンが軽負荷運転状態であって負圧室１０２の負圧が高い状態では、図２９で示すように、ダイヤフラム９９は戻しばね１００およびばね１５５のばね力に抗して負圧室１０２の容積を減少させるように撓んでおり、作動ロッド１０１が収縮作動している。この状態で軸部材１４２および規制部材１４３の回動位置は、回転軸１３２の両係合部１３８，１３９のうち１３８に規制部材１４３の規制突部１４３ａを当接、係合させる位置にある。
【００９２】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、、図３０で示すように、ダイヤフラム９９は戻しばね１００およびばね１５５のばね力によって負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これにより軸部材１４２および規制部材１４３は、回転軸１３２の両係合部１３８，１３９のうち１３９に規制部材１４３の規制突部１４３ａを当接、係合させる位置に回動することになる。
【００９３】
このように規制部材１４３を軸部材１４２の軸線まわりに回動することで、エンジンの運転中には一方向への回動力が作用している回転軸１３２は、規制部材１４３の規制突部１４３ａに係合部１３８，１３９のいずれかを係合させた位置で回動を規制されることになり、回転軸１３２がたとえば１６７度位相が異なる２つの位置で回動を停止することにより、回転軸１３２の軸線から偏心した位置にある支軸１３１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比が変化することになる。
【００９４】
図３１および図３２において、圧縮比の切換時に回転軸１３２の回動によって両係合部１３８，１３９が択一的に規制部材１４３の規制突部１４３ａに衝撃的に当接することを回避するために、コントロールロッド６９から回転軸１３２に作用するラジアル方向の荷重を緩和するラジアル緩衝手段１５６が、回転軸１３２の一端部と、エンジン本体２１におけるクランクケース２２の軸受ハウジング１３３との間に設けられる。
【００９５】
ラジアル緩衝手段１５６は、前記小径軸部１３２ａにボールベアリング１３４側で隣接するようにして回転軸１３２に一体に設けられる偏心カム１５７と、回転軸１３２の軸線まわりに回転することを阻止されるようにして前記軸受ハウジング１３３に係合されて前記偏心カム１５７を囲繞するばねホルダ１５８と、前記偏心カム１５７に摩擦接触するようにして前記ばねホルダ１５８に保持される圧縮ばね１５９とを備える。
【００９６】
回転軸１３２には、前記偏心カム１５７を囲繞する円筒部１６０が同軸に設けられており、円筒状に形成されるばねホルダ１５８は該円筒部１６０に摺動可能に嵌合される。またばねホルダ１５８には、ボールベアリング１３４および軸受ハウジング１３３に対向するリング板状の支持板部１６１が一体に連設されており、この支持板部１６１の外周端には、前記円筒部１６０の先端部を挿入する環状溝をばねホルダ１５８との間に形成するようにして環状突部１６２が一体に突設されるとともに、周方向１箇所で半径方向外方に突出する係合板部１６３が一体に突設される。
【００９７】
前記係合板部１６３は、軸受ハウジング１３３の先端面に突設された一対の係止板部１６４，１６４間に挟まれるものであり、それによりばねホルダ１５８が回転軸１３２の軸線まわりに回転することが阻止される。しかも前記支持板部１６１には、ボールベアリング１３４のアウターレース１３４ａに当接支持される環状当接部１６５が一体に突設される。
【００９８】
前記圧縮ばね１５９は周方向１箇所に割り溝１６６を有してほぼ無端状に形成されるものであり、回転軸１３２の一直径線上でばねホルダ１５８に設けられた一対の係合孔１６７，１６７に係合するようにして半径方向外方に向けて台形状に隆起した係合部１５９ａ，１５９ｂと、偏心カム１５７に弾発的に摺接することを可能として半径方向内方に撓んだ一対の可撓当接部１５９ｃ，１５９ｄとが圧縮ばね１５９に形成され、両可撓当接部１５９ｃ，１５９ｄは、係合部１５９ａ，１５９ｂを結ぶ直線に対して直交する直線上の２箇所に配置される。
【００９９】
このようなラジアル緩衝手段１５６によれば、回転軸１３２の回動時に偏心カム１５７が可撓当接部１５９ｃ，１５９ｄの一方を撓ませつつ回動することになり、圧縮比の切換時にコントロールロッド６９から回転軸１３２に作用するラジアル方向の荷重を緩和することができる。しかも低圧縮比から高圧縮比への切換時にはエンジンの爆発を利用するものであり、より大きな衝撃が回転軸１３２に作用する可能性があるので、前記両可撓当接部１５９ｃ，１５９ｄのうち低圧縮比から高圧縮比への切換時に偏心カム１５７に接触する可撓当接部１５９ｃの初期変形量を可撓当接部１５９ｄの初期変形量よりも大きく設定しておく。そうすると、低圧縮比から高圧縮比への切換時において回転軸１３２に作用する衝撃をより有効に緩和することができ、また高圧縮比から低圧縮比への切換時において回転軸１３２に不必要な回動抵抗トルクが作用することを回避することができる。
【０１００】
次にこの第５実施例の作用について説明すると、コントロールロッド６９が連結される支軸１３１を偏心位置に有する回転軸１３２の回動方向は、エンジン本体２１におけるクランクケース２のサイドカバー２６および回転軸１３２間に設けられる一方向クラッチ１３７によって一方向に規制されており、エンジンの爆発および慣性によってコントロールロッド６９に引張り荷重および圧縮荷重が作用するので、圧縮比の切換時に回転軸１３２および支軸１３１は一方向クラッチ１３７で規制される方向に回動することになる。
【０１０１】
また位相を相互にずらせて回転軸１３２の軸方向間隔をあけた２箇所に設けられた係合部１３８，１３９に、回転軸１３２と直交する軸線を有してエンジン本体２１のクランクケース２２に回動可能に支承される軸部材１４２に固定される規制部材１４３の規制突部１４３ａを択一的に当接、係合することができ、しかも軸部材１４２がアクチュエータ９７により回動駆動されるので、コントロールロッド６９の他端部を低圧縮比および高圧縮比にそれぞれ対応する位置間で変位駆動することが可能となる。
【０１０２】
しかもダイヤフラム式のアクチュエータ９７は気化器３４内の吸気路の負圧により作動するものであり、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつエンジンの動力損失が生じることを極力抑えて、コントロールロッド６９を変位駆動することが可能となる。
【０１０３】
また係合部１３８，１３９の１つと規制部材１４３の規制突部１４３ａが接触する際に、回転軸１３２の軸線と直交する方向に沿う方向で規制部材１４３に作用する衝撃が作用するのであるが、規制部材１４３および前記ケース本体２５の軸支持部１４５間にスラスト緩衝手段１４８が介装される簡単な構成で、前記衝撃を緩和することができる。これにより規制部材１４３を駆動するアクチュエータ９７への前記衝撃の作用を回避することができるとともに、回転軸１３２および規制部材１４３等の各部材の強度増大化を図ることによる肥大化を回避しつつ耐久信頼性を向上することができ、しかも係合部１３８，１３９の１つと規制部材１４３が接触する際に生じる音も小さく抑えることができる。
【０１０４】
さらにエンジン本体２１のクランクケース２２におけるサイドカバー２６および回転軸１３２間には、コントロールロッド６９から回転軸１３２に作用するラジアル方向の荷重を緩和するラジアル緩衝手段１５６が設けられている。
【０１０５】
したがって圧縮比の切換時には回転軸１３２に大きな荷重が作用しても、回転軸１３２に作用するラジアル方向の荷重はラジアル緩衝手段１５６で緩和されることになり、回転軸１３２および規制部材１４３を含む各部材の強度増大化を図ることによる肥大化を回避しつつ耐久信頼性を向上することができ、しかも回転軸１３２の回動位置規制時に生じる音も小さく抑えることができる。
【０１０６】
図３３および図３４は本発明の第６実施例を示すものであり、図３３は第５実施例の図２７に対応した断面図、図３４は図３３の３４−３４線断面図である。
【０１０７】
回転軸１３２が備える小径軸部１３２ａには、軸方向に離隔した３箇所で位相を相互にずらせた係合部１３８，１３９，１４０が一体に突設される。
【０１０８】
またクランクケース２２のケース本体２５には、回転軸１３２の軸線と直交する軸線を有する軸部材１４２が回動可能に装着されており、この軸部材１４２にピン１４６で固定された規制部材１４３には、環状凹部１３２ｂ内に突入して前記係合部１３８，１３９，１４０に択一的に当接、係合し得る規制突部１４３ａが一体に設けられる。
【０１０９】
この第６実施例によれば、軸部材１４２を回動駆動することにより、圧縮比をより細分化して変化させることができ、エンジンの軽負荷、中負荷および高負荷に対応するように圧縮比を変化させることが可能となる。
【０１１０】
図３５および図３６は本発明の第７実施例を示すものであり、図３５は第５実施例の図２７に対応した断面図、図３６は図３５の３６−３６線断面図である。
【０１１１】
回転軸１３２が備える小径軸部１３２ａには、軸方向に離隔した４箇所で位相を相互にずらせた係合部１３８，１３９，１４０，１４１が一体に突設される。
【０１１２】
またクランクケース２２のケース本体２５で回動自在に支承された軸部材１４２には、前記ケース本体２５が一体に備える軸支持部１４４，１４５に対向する支持板１７０ａ，１７０ｂを備えるガイド部材１７０が装着されており、このガイド部材１７０には、前記小径軸部１３２ａの両側で回転軸１３２を回転自在に貫通させる支持板１７０ｃ，１７０ｄが一体に設けられる。すなわちガイド部材１７０は、軸部材１４２の軸線まわりの回動および軸線方向の移動を阻止された状態で軸部材１４２に装着される。
【０１１３】
前記ガイド部材１７０の両支持板１７０ａ，１７０ｂ間で軸部材１４２には、たとえばピン１７１によってピニオン１７２が固設される。また前記回転軸１３２の係合部１３８，１３９，１４０，１４１に択一的に係合し得る規制突部１７３ａを一体に有する規制部材１７３が、回転軸１３２の軸線に沿う方向への移動を可能として前記ガイド部材１７０に支承されており、この規制部材１７３には、前記ピニオン１７２に噛合するラック１７４が設けられる。
【０１１４】
この第７実施例によれば、軸部材１４２を回動駆動することにより規制部材１７３を回転軸１３２の軸線に沿う方向に無段階に作動せしめることが可能であり、より多くの係合部１３８〜１４１に規制突部１７３ａを択一的に係合させることによって、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように請求項１および３記載の発明によれば、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつエンジンの動力損失が生じることを極力抑えて、コントロールロッドを変位駆動することが可能となる。
【０１１７】
請求項２記載の発明によれば、各段部に規制突部を係合させることによって、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【０１１８】
また請求項４記載の発明によれば、規制部材を回転軸の軸線に沿う方向に無段階に作動せしめることが可能であり、より多くの係合部に規制突部を択一的に係合させることにより、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例のエンジンの正面図である。
【図２】  エンジンの縦断面図であって図３の２−２線断面図である。
【図３】  図２の３−３線断面図である。
【図４】  図３の４−４線断面図である。
【図５】  軽負荷状態での図１の５−５線拡大断面図である。
【図６】  高負荷状態での図５に対応した断面図である。
【図７】  リンク機構の配置を簡単に示す図である。
【図８】  支軸の位相、排気量および圧縮比の関係を示す図である。
【図９】  リンク機構の作動状態を順次示す図である。
【図１０】  図示平均有効圧力および図示燃料消費率の関係を示す図である。
【図１１】  第２実施例の係止部材の正面図である。
【図１２】  図１１の１２矢視図である。
【図１３】  第３実施例のエンジンの要部正面図である。
【図１４】  エンジン軽負荷状態での図１３の１４−１４線断面図である。
【図１５】  図１４の１５ー１５線断面図である。
【図１６】  図１５の１６−１６線断面図である。
【図１７】  エンジン高負荷状態での図１５に対応した断面図である。
【図１８】  図１７の１８−１８線断面図である。
【図１９】  第４実施例のエンジンの要部正面図である。
【図２０】  図１９の２０−２０線断面図である。
【図２１】  エンジン軽負荷状態での図２０の２１−２１線断面図である。
【図２２】  エンジン軽負荷状態での図２０の２２−２２線断面図である。
【図２３】  エンジン高負荷状態での図２１に対応した断面図である。
【図２４】  エンジン高負荷状態での図２２に対応した断面図である。
【図２５】  第５実施例のエンジンの正面図である。
【図２６】  図２５の２６−２６線断面図である。
【図２７】  図２６の要部拡大図である。
【図２８】  図２７の２８−２８線断面図である。
【図２９】  軽負荷状態での図２５の２９−２９線に沿う一部切欠き平面図である。
【図３０】  高負荷状態での図２９に対応した図である。
【図３１】  図２６における回転軸の一端部付近を拡大して示す断面図である。
【図３２】  図３１の３２−３２線断面図である。
【図３３】  第６実施例を示すものであって第５実施例の図２７に対応した断面図である。
【図３４】    図３３の３４−３４線断面図である。
【図３５】  第７実施例を示すものであって第５実施例の図２７に対応した断面図である。
【図３６】  図３５の３６−３６線断面図である。
【符号の説明】
２１・・・エンジン本体
２７・・・クランクシャフト
３４・・・気化器
３８・・・ピストン
４６・・・吸気路
６１・・・支軸
６３・・・ピストンピン
６４・・・コンロッド
６５・・・クランクピン
６８・・・サブロッド
６９・・・コントロールロッド
７３・・・クランクキャップ
８１，８２、１１３，１１４・・・回転軸
８５，８６・・・一方向クラッチ
８８，１１５，１４３ａ，１７３ａ・・・規制突部
９２，１１６，１４２・・・軸部材
９３，１１９，１２１・・・ロッカ部材
９３ａ，９３ｂ，１１９ａ，１１９ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，１３８，１３９，１４０，１４１・・・係合部
９７・・・アクチュエータ
９８・・・ケーシング
９９・・・ダイヤフラム
１０２・・・負圧室
１０３・・・大気圧室
１１２ａ，１１２ｂ・・・段部
１４３，１７３・・・規制部材
１７２・・・ピニオン
１７４・・・ラック
【図１】
0004116860.tif 000002
【図２】
0004116860.tif 000003
【図３】
0004116860.tif 000004
【図４】
0004116860.tif 000005
【図５】
0004116860.tif 000006
【図６】
0004116860.tif 000007
【図７】
0004116860.tif 000008
【図８】
0004116860.tif 000009
【図９】
0004116860.tif 000010
【図１０】
0004116860.tif 000011
【図１１】
0004116860.tif 000012
【図１２】
0004116860.tif 000013
【図１３】
0004116860.tif 000014
【図１４】
0004116860.tif 000015
【図１５】
0004116860.tif 000016
【図１６】
0004116860.tif 000017
【図１７】
0004116860.tif 000018
【図１８】
0004116860.tif 000019
【図１９】
0004116860.tif 000020
【図２０】
0004116860.tif 000021
【図２１】
0004116860.tif 000022
【図２２】
0004116860.tif 000023
【図２３】
0004116860.tif 000024
【図２４】
0004116860.tif 000025
【図２５】
0004116860.tif 000026
【図２６】
0004116860.tif 000027
【図２７】
0004116860.tif 000028
【図２８】
0004116860.tif 000029
【図２９】
0004116860.tif 000030
【図３０】
0004116860.tif 000031
【図３１】
0004116860.tif 000032
【図３２】
0004116860.tif 000033
【図３３】
0004116860.tif 000034
【図３４】
0004116860.tif 000035
【図３５】
0004116860.tif 000036
【図３６】
0004116860.tif 000037