(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体（１１）のクランクケース（１２）に、クランクシャフト（１７）が回転自在に支承され、そのクランクシャフト（１７）と平行な軸線を有するとともに偏心位置には偏心軸（５３）が設けられる回転軸（５０）と、吸、排気カム（３４，３５）を有し前記回転軸（５０）と平行に延びるカムシャフト（３３）とが、それぞれ前記クランクシャフト（１７）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回転自在に支承され、前記エンジン本体（１１）のシリンダブロック（１３）に摺動自在に嵌合されるピストン（２２）、前記クランクシャフト（１７）および前記偏心軸（５３）が、前記ピストン（２２）にピストンピン（５５）を介して一端が連結される主コンロッド（５６）と、前記クランクシャフト（１７）のクランクピン（１７ｃ）に回動可能に連結されるとともに前記主コンロッド（５６）の他端にコンロッドピン（６１）を介して回動可能に連結されるサブコンロッド（５７）と、前記主コンロッド（５６）の連結位置からずれた位置で前記サブコンロッド（５７）に一端がスイングピン（６２）を介して回動可能に連結されるとともに前記偏心軸（５３）に他端が回動可能に連結されるスイングロッド（５８）とを備えるリンク機構（５４）を介して連結されるリンク式ストローク可変エンジンであって、
前記エンジン本体（１１）のシリンダヘッド（１４）に設けた吸、排気弁（２７，２８）を、前記カムシャフト（３３）の吸、排気カム（３４，３５）に吸、排気プッシュロッド（３８）及び吸、排気ロッカアーム（４０，４１）を介してそれぞれ連動させたものにおいて、
前記回転軸（５０）の軸線に直交する平面への投影図上で前記回転軸（５０）の軸線に関して前記偏心軸（５３）の軸線と反対側に重心（Ｇ１）が配置されるカウンタウエイト部（６４）を前記偏心軸（５３）に一体に設けたことを特徴とするリンク式ストローク可変エンジン。
【請求項２】
エンジン本体（１１）のクランクケース（１２）に、クランクシャフト（１７）が回転自在に支承され、そのクランクシャフト（１７）と平行な軸線を有するとともに偏心位置には偏心軸（５３）が設けられる回転軸（５０）と、吸、排気カム（３４，３５）を有し前記回転軸（５０）と平行に延びるカムシャフト（３３）とが、それぞれ前記クランクシャフト（１７）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回転自在に支承され、前記エンジン本体（１１）のシリンダブロック（１３）に摺動自在に嵌合されるピストン（２２）、前記クランクシャフト（１７）および前記偏心軸（５３）が、前記ピストン（２２）にピストンピン（５５）を介して一端が連結される主コンロッド（５６）と、前記クランクシャフト（１７）のクランクピン（１７ｃ）に回動可能に連結されるとともに前記主コンロッド（５６）の他端にコンロッドピン（６１）を介して回動可能に連結されるサブコンロッド（５７）と、前記主コンロッド（５６）の連結位置からずれた位置で前記サブコンロッド（５７）に一端がスイングピン（６２）を介して回動可能に連結されるとともに前記偏心軸（５３）に他端が回動可能に連結されるスイングロッド（５８）とを備えるリンク機構（５４）を介して連結されるリンク式ストローク可変エンジンであって、
前記エンジン本体（１１）のシリンダヘッド（１４）に設けた吸、排気弁（２７，２８）を、前記カムシャフト（３３）の吸、排気カム（３４，３５）に吸、排気プッシュロッド（３８）及び吸、排気ロッカアーム（４０，４１）を介してそれぞれ連動させ、前記クランクシャフト（１７）および前記回転軸（５０）間の動力伝達を、そのクランクシャフト（１７）に固定した駆動輪（４６）と、前記回転軸（５０）に固定されて前記駆動輪（４６）に連動回転する、該駆動輪（４６）よりも大径の被動輪（５２Ｂ）とを介して行うものにおいて、
前記回転軸（５０）の軸線に直交する平面への投影図上で前記回転軸（５０）の軸線に関して前記偏心軸（５３）の軸線と反対側に重心（Ｇ２）が配置されるカウンタウエイト部（６５）を前記被動輪（５２Ｂ）に、該被動輪（５２Ｂ）の径方向で外周端側に片寄らせて一体に設けたことを特徴とするリンク式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、リンク式ストローク可変エンジンに関し、特に、エンジン本体のクランクケースに、クランクシャフトが回転自在に支承されるとともに、該クランクシャフトと平行な軸線を有するとともに偏心位置には偏心軸が設けられる回転軸が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回転自在に支承され、前記エンジン本体のシリンダブロックに摺動自在に嵌合されるピストン、前記クランクシャフトおよび前記偏心軸が、前記ピストンにピストンピンを介して一端が連結される主コンロッドと、前記クランクシャフトのクランクピンに回動可能に連結されるとともに前記主コンロッドの他端にコンロッドピンを介して回動可能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スイングピンを介して回動可能に連結されるとともに前記偏心軸に他端が回動可能に連結されるスイングロッドとを備えるリンク機構を介して連結されるリンク式ストローク可変エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレシプロエンジンでは、慣性振動を誘起する慣性加振力は、クランクシャフトの回転数の１次、２次、３次…と整数次数成分のみであり、１次および２次振動を抑制、緩和するために、クランクシャフトの回転に同期して慣性加振力を低減する１次バランサや２次バランサが用いられている。
【０００３】
一方、ピストンと、クランクシャフトと、クランクシャフトと平行な回転軸に設けられて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回転軸に設けられた偏心軸とが、リンク機構を介して連結されるリンク式ストローク可変エンジンが、特許文献１、特許文献２および特許文献３等で既に知られており、このようなリンク式ストローク可変エンジンでも慣性加振力を抑制、緩和することが必要である。
【特許文献１】実公昭５７−３２２６７号公報
【特許文献２】特開平９−２２８８５８号公報
【特許文献３】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】
【０００４】
ところでリンク式ストローク可変エンジンでは、偏心軸がクランクシャフトに１／２の減速比で同期して回転駆動されるので、この偏心軸の部分で０．５次の回転慣性力が発生するが、上記特許文献１，２，３で開示されたものでは、０．５次の回転慣性力には言及されておらず、０．５次の回転慣性力を抑制、緩和する手法も開示されていない。この０．５次の慣性加振力は、従来型のレシプロエンジンには見られない次数の慣性加振力であり、周波数は１次振動の半分となり、低周波であることから従来とは異なるこもり音や不快感を伴う振動として感知され、商品性の上で好ましくない。しかも従来の１次、２次等の整数次バランサは、次数が合致しないため、０．５次の慣性加振力に対して有効ではない。
【０００５】
而して慣性加振力が過大となって慣性振動が悪化すると、リンク式可変ストロークエンジンが搭載された装置たとえば作業機を使用している作業者が不快感を感じることになったり、作業機が勝手に移動するようになって接地性の悪化を招いたり、振動に起因した騒音の増大を招いたりする。また慣性加振力が過大となると、エンジン構成部品の強度低下を招く可能性もある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、偏心軸の部分で発生する０．５次の慣性加振力を効果的に抑制、緩和し得るようにしたリンク式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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、エンジン本体のクランクケースに、クランクシャフトが回転自在に支承され、そのクランクシャフトと平行な軸線を有するとともに偏心位置には偏心軸が設けられる回転軸と、吸、排気カムを有し前記回転軸と平行に延びるカムシャフトとが、それぞれ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回転自在に支承され、前記エンジン本体のシリンダブロックに摺動自在に嵌合されるピストン、前記クランクシャフトおよび前記偏心軸が、前記ピストンにピストンピンを介して一端が連結される主コンロッドと、前記クランクシャフトのクランクピンに回動可能に連結されるとともに前記主コンロッドの他端にコンロッドピンを介して回動可能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スイングピンを介して回動可能に連結されるとともに前記偏心軸に他端が回動可能に連結されるスイングロッドとを備えるリンク機構を介して連結されるリンク式ストローク可変エンジンであって、前記エンジン本体のシリンダヘッドに設けた吸、排気弁を前記カムシャフトの吸、排気カムに吸、排気プッシュロッド及び吸、排気ロッカアームを介してそれぞれ連動させたものにおいて、前記回転軸の軸線に直交する平面への投影図上で前記回転軸の軸線に関して前記偏心軸の軸線と反対側に重心が配置されるカウンタウエイト部を前記偏心軸に一体に設けたことを特徴とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、エンジン本体のクランクケースに、クランクシャフトが回転自在に支承され、そのクランクシャフトと平行な軸線を有するとともに偏心位置には偏心軸が設けられる回転軸と、吸、排気カムを有し前記回転軸と平行に延びるカムシャフトとが、それぞれ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回転自在に支承され、前記エンジン本体のシリンダブロックに摺動自在に嵌合されるピストン、前記クランクシャフトおよび前記偏心軸が、前記ピストンにピストンピンを介して一端が連結される主コンロッドと、前記クランクシャフトのクランクピンに回動可能に連結されるとともに前記主コンロッドの他端にコンロッドピンを介して回動可能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スイングピンを介して回動可能に連結されるとともに前記偏心軸に他端が回動可能に連結されるスイングロッドとを備えるリンク機構を介して連結されるリンク式ストローク可変エンジンであって、前記エンジン本体のシリンダヘッドに設けた吸、排気弁を前記カムシャフトの吸、排気カムに吸、排気プッシュロッド及び吸、排気ロッカアームを介してそれぞれ連動させ、前記クランクシャフトおよび前記回転軸間の動力伝達を、そのクランクシャフトに固定した駆動輪と、前記回転軸に固定されて前記駆動輪に連動回転する、該駆動輪よりも大径の被動輪とを介して行うものにおいて、前記回転軸の軸線に直交する平面への投影図上で前記回転軸の軸線に関して前記偏心軸の軸線と反対側に重心が配置されるカウンタウエイト部を前記被動輪に、該被動輪の径方向で外周端側に片寄らせて一体に設けたことを特徴とする。
【０００９】
なお実施例の第２調時伝動機構５１Ｂが本発明の調時伝動機構に対応し、実施例の第２被動ギヤ５２Ｂ、駆動ギヤ４６が本発明の被動輪、駆動輪にそれぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転軸の回転軸線に直交する平面への投影図上で、回転軸の軸線に関して偏心軸の軸線と反対側に重心が配置されるカウンタウエイト部が、回転軸とともに回転するので、カウンタウエイト部で生じる０．５次の慣性加振力の方向と、偏心軸の部分で発生する０．５次の慣性加振力の方向とが相互に逆方向であることによって、偏心軸の部分で発生する０．５次の慣性加振力を効果的に抑制、緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
先ず図１および図２において、このリンク式ストローク可変エンジンは、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１１は、クランクケース１２と、該クランクケース１２の一側面から上向きに傾斜して突出するシリンダブロック１３と、該シリンダブロック１３の頭部に接合されるシリンダヘッド１４とで構成されるものであり、シリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４の外側面には多数の空冷用フィン１３ａ…，１４ａ…が設けられている。
【００１４】
クランクケース１２は、シリンダブロック１３と一体に鋳造成形されて一側を開放したケース本体１５と、そのケース本体１５の開放端に結合されるサイドカバー１６とから成るものであり、一対のカウンタウエイト１７ａ，１７ｂおよび両カウンタウエイト１７ａ，１７ｂ間を結ぶクランクピン１７ｃとを一体に有するクランクシャフト１７がクランクケース１２に回転自在に支承される。而して前記クランクシャフト１７の両端部はクランクケース１２における前記ケース本体１５および前記サイドカバー１６を回転自在に貫通して外方に突出するものであり、クランクシャフト１７およびケース本体１５間には、ボールベアリング１８と、該ボールベアリング１８の外方に配置される環状のシール部材１９とが介装され、前記クランクシャフト１７および前記サイドカバー１６間には、ボールベアリング２０と、該ボールベアリング２０の外方に配置される環状のシール部材２１とが介装される。
【００１５】
シリンダブロック１３には、ピストン２２を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア２３が形成されており、ピストン２２の頂部を臨ませる燃焼室２４がシリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４間に形成される。またシリンダヘッド１４には、燃焼室２４に通じ得る吸気ポート２５および排気ポート２６が形成されるとともに、吸気ポート２５および燃焼室２４間を開閉する吸気弁２７、ならびに排気ポート２６および燃焼室２４間を開閉する排気弁２８が開閉作動可能に配設され、吸気弁２７および排気弁２８はそれぞれ弁ばね２９，３０で閉弁方向に付勢される。
【００１６】
吸気弁２７および排気弁２８を開閉駆動する動弁機構３２は、吸気カム３４および排気カム３５を有して前記クランクケース１２で回転自在に支承されるカムシャフト３３と、前記吸気カム３４に従動して上下に摺動するようにしてシリンダブロック１３に支承される吸気タペット３６と、前記排気カム３５に従動して上下に摺動するようにしてシリンダブロック１３に支承される排気タペット（図示せず）と、吸気タペット３６の上端部に下端部を連設させて上下に延びる吸気プッシュロッド３８と、前記排気タペットの上端部に下端部を連設させて上下に延びる排気プッシュロッド（図示せず）と、シリンダヘッド１４に固定された球状支持部４２で揺動自在に支承される吸気ロッカアーム４０と、シリンダヘッド１４に固定された球状支持部４３で揺動自在に支承される排気ロッカアーム４１とを備え、吸気ロッカアーム４０の一端部は前記吸気プッシュロッド３８の上端に当接され、排気ロッカアーム４１の一端部は前記排気プッシュロッドの上端に当接され、吸気ロッカアーム４０および排気ロッカアーム４１の他端部は、吸気弁２７および排気弁２８の頭部に当接される。
【００１７】
前記動弁機構３２のうち球状支持部４２，４３と、吸気および排気ロッカアーム４０，４１はヘッドカバー４４で覆われており、このヘッドカバー４４はシリンダヘッド１４に結合される。
【００１８】
前記カムシャフト３３は、クランクシャフト１７と平行な軸線を有するものであり、このカムシャフト３３およびクランクシャフト１７間には、１／２の減速比でクランクシャフト１７からの回転動力を伝達する第１調時伝動手段４５が設けられる。この第１調時伝動手段４５は、前記クランクシャフト１７に固定される駆動ギヤ４６と、前記カムシャフト３３に設けられる第１被動ギヤ４７とで構成される。
【００１９】
前記クランクケース１２のケース本体１５およびサイドカバー１６には、クランクシャフト１７と平行な軸線を有するとともにクランクシャフト１７の軸線よりも上方に回転軸線を有する回転軸５０の両端部が回転自在に支承されており、該回転軸５０およびクランクシャフト１７間に、クランクシャフト１７の回転動力を１／２に減速して回転軸５０に伝達する第２調時伝動手段５１Ａが設けられる。この第２調時伝動手段５１Ａは、クランクシャフト１７に固定される前記駆動ギヤ４６と、該駆動ギヤ４６に噛合するようにして回転軸５０に一体に設けられる第２被動ギヤ５２Ａとから成る。
【００２０】
前記クランクシャフト１７が備える一対のカウンタウエイト１７ａ，１７ｂ間に対応する位置で前記回転軸５０には、該回転軸５０の軸線から偏心した位置に軸線を有する偏心軸５３が一体に設けられており、この偏心軸５３と、ピストン２２と、クランクシャフト１７とは、リンク機構５４を介して連結される。
【００２１】
前記リンク機構５４は、一端がピストンピン５５を介してピストン２２に連結される主コンロッド５６と、クランクシャフト１７の両カウンタウエイト１７ａ，１７ｂ間に配置されてクランクピン１７ｃに連結されるとともに主コンロッド５６の他端に回動可能に連結されるサブコンロッド５７と、主コンロッド５６の連結位置からずれた位置でサブコンロッド５７に一端が回動可能に連結されるとともに前記偏心軸５３に他端が回動可能に連結されるスイングロッド５８とから成る。
【００２２】
サブコンロッド５７は、クランクピン１７ｃ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１７ｃの残余の半周に摺接するクランクキャップ５９が、一対のボルト６０，６０でサブコンロッド５７に締結される。
【００２３】
主コンロッド５６の他端部は、コンロッドピン６１を介してサブコンロッド５７の一端部に回動可能に連結される。スイングロッド５８の一端部はスイングピン６２を介してサブコンロッド５７に回動可能に連結されるものであり、スイングロッド５８の他端部には前記偏心軸５３を相対回動可能に貫通せしめる円形の連結孔６３が設けられる。
【００２４】
而してクランクシャフト１７の回転に応じて回転軸５０が１／２の減速比で回転駆動され、偏心軸５３が回転軸５０の回転軸線まわりに回転するのに伴って、リンク機構５４は、たとえば膨張行程でのピストン２２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。
【００２５】
このようなリンク式ストローク可変エンジンでは、偏心軸５３がクランクシャフト１７に１／２の減速比で同期して回転駆動されるので、この偏心軸５３の部分で０．５次の回転慣性力が発生する。そこで本発明に従えば、回転軸５０とともに回転するカウンタウエイト部６４，６４が、前記偏心軸５３の両端部に設けられ、それらのカウンタウエイト部６４…の重心Ｇ１が、回転軸５０の軸線に直交する平面への投影図上で回転軸５０の軸線に関して前記偏心軸５３の軸線と反対側に配置される。
【００２６】
このように回転軸５０の軸線に直交する平面への投影図上で回転軸５０の軸線に関して前記偏心軸５３の軸線と反対側に配置される重心Ｇ１を有するカウンタウエイト部６４…が、偏心軸５３の両端部に設けられて回転軸５０とともに回転することにより、カウンタウエイト部６４…で生じる０．５次の慣性加振力の方向と、偏心軸５３の部分で発生する０．５次の慣性加振力の方向とが相互に逆方向であることによって、偏心軸５３の部分で発生する０．５次の慣性加振力を効果的に抑制、緩和することができる。
【００２７】
図３は本発明の第２実施例を示すエンジンの縦断側面図であって図４の３−３線に沿う断面図、図４は図３の４−４線断面図であり、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で詳細な説明は省略する。
【００２８】
前記動弁機構３２におけるカムシャフト３３およびクランクシャフト１７間には、１／２の減速比でクランクシャフト１７からの回転動力を伝達する第１調時伝動手段４５が設けられ、前記回転軸５０およびクランクシャフト１７間には、クランクシャフト１７の回転動力を１／２に減速して回転軸５０に伝達する第２調時伝動手段５１Ｂが設けられる。この第２調時伝動手段５１Ｂは、クランクシャフト１７に固定される駆動輪としての駆動ギヤ４６と、該駆動ギヤ４６に噛合するようにして回転軸５０に一体に設けられる被動輪としての第２被動ギヤ５２Ｂとから成り、第２被動ギヤ５２Ｂに、回転軸５０の軸線に直交する平面への投影図上で前記回転軸５０の軸線に関して前記偏心軸５３の軸線と反対側に重心Ｇ２が配置されるカウンタウエイト部６５が、該第２被動ギヤ５２Ｂの外周端側に片寄らせて設けられ、このカウンタウエイト部６５が回転軸５０とともに回転する。
【００２９】
この第２実施例によっても上記第１実施例と同様に、カウンタウエイト部６５で生じる０．５次の慣性加振力の方向と、偏心軸５３の部分で発生する０．５次の慣性加振力の方向とが相互に逆方向であることによって、偏心軸５３の部分で発生する０．５次の慣性加振力を効果的に抑制、緩和することができる。
【００３０】
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】
【００３１】
【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
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】第２実施例のエンジンの縦断側面図であって図４の３−３線に沿う断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【符号の説明】
【００３２】
１１・・・・エンジン本体
１２・・・・クランクケース
１３・・・・シリンダブロック
１７・・・・クランクシャフト
１７ｃ・・・クランクピン
２２・・・・ピストン
２７，２８・・・吸、排気弁
３４，３５・・・吸、排気カム
３８・・・・吸気プッシュロッド
４０，４１・・・吸、排気ロッカアーム
５０・・・・回転軸
５１Ｂ・・・調時伝動機構である第２調時伝動機構
４６・・・・駆動輪である駆動ギヤ
５２Ｂ・・・被動輪である第２被動ギヤ
５３・・・・偏心軸
５４・・・・リンク機構
５５・・・・ピストンピン
５６・・・・主コンロッド
５７・・・・サブコンロッド
５８・・・・スイングロッド
６１・・・・コンロッドピン
６２・・・・スイングピン
６４，６５・・・カウンタウエイト部
Ｇ１，Ｇ２・・・重心
【図１】
0004979631.tif 000002
【図２】
0004979631.tif 000003
【図３】
0004979631.tif 000004
【図４】
0004979631.tif 000005