JP2003278567A - 圧縮比可変エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮比可変エンジンにおいて、サブロッドのク
ランクシャフトへの取付剛性を高するとともに、クラン
クケースの肥大化を回避しつつ、ピストン、コンロッ
ド、サブロッドおよびコントロールロッドをエンジンに
精度よく組付け可能とする。 【解決手段】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７
１，７２にクランクキャップが締結され、コンロッド６
４の他端部に圧入されるコンロッドピン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。

Description

【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半
円状の第１軸受部を中間部に有するサブロッドの一端部
に回動可能に連結され、該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、前記クラ
ンクピンの残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部を
有するクランクキャップが、前記サブロッドに締結され
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
とえば特開２０００−７３８０４号公報等で既に知られ
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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
圧縮比可変エンジンでは、エンジンの燃焼による圧縮
力、クランクシャフトの回転による曲げ、ならびにコン
トロールロッドの動作に伴う引張力等がサブロッドに作
用しており、サブロッドのクランクシャフトへの取付剛
性を高くしておくことが望まれる。

【０００４】しかるに上記従来のものでは、クランクキ
ャップの締結部から離隔した位置でサブロッドに一対の
二股部が設けられており、それらの二股部にコンロッド
の他端部およびコントロールロッドの一端部が連結され
ている。このため、サブロッドと、コンロッドおよびコ
ントロールロッドとの連結部の剛性が高いとは言えず、
クランクピンの軸方向に振れ（フレッティング）が生じ
る可能性がある。しかも相互に連結されてリンク機構を
構成するコンロッド、サブロッドおよびコントロールロ
ッドは高い精度で組み立てられねばならず、エンジンへ
の組付時には、ピストンから駆動手段まで組立てた状態
で組付けるのが望ましいのであるが、そのような組付け
を行なうようにすると、クランクケースまわりが肥大化
してしまう。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、サブロッドのクランクシャフトへの取付剛性
を高するとともに、クランクケースの肥大化を回避しつ
つ、ピストン、コンロッド、サブロッドおよびコントロ
ールロッドをエンジンに精度よく組付け得るようにした
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半円状の第
１軸受部を中間部に有するサブロッドの一端部に回動可
能に連結され、該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、前記クランクピン
の残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部を有するク
ランクキャップが、前記サブロッドに締結される圧縮比
可変エンジンにおいて、前記コンロッドの他端部および
コントロールロッドの一端部をそれぞれ相互間に挟むよ
うにして前記サブロッドに一体に設けられる一対の二股
部に前記クランクキャップが締結され、前記コンロッド
の他端部に圧入されるコンロッドピンの両端部が一方の
二股部に回動可能に嵌合され、前記コントロールロッド
の一端部を相対回動可能に貫通するサブロッドピンの両
端部が他方の二股部に隙間ばめにて嵌合されることを特
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、サブロッドの両端部に一体に設けられる二股部
に、クランクキャップが締結されるとともに、コンロッ
ドの他端部およびコントロールロッドの一端部がそれぞ
れ回動可能に連結されるので、サブロッドのクランクピ
ンへの取付け剛性を高めることができる。しかもコンロ
ッド側に比べて荷重負担の少ないコントロールロッド側
では、コントロールロッドの一端部を相対回動可能に貫
通するサブロッドピンの両端部が二股部に隙間ばめにて
嵌合されるので、ピストンからサブロッドまでと、コン
トロールロッドとを分離してエンジンに組み込んだ後
で、サブロッドおよびコントロールロッドを連結するよ
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。

【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、前記コンロッドピンおよび
前記サブロッドピンが、前記クランクキャップを前記サ
ブロッドに締結するためのボルトの軸線延長上に配置さ
れることを特徴とし、かかる構成によれば、サブロッド
およびクランクキャップ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およびクランクキャップの
重量を軽減して、動力損失をも抑制することができる。

【０００９】

【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。

【００１０】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はリンク機構の作動状態を
順次示す図、図９は支軸の位相、排気量および圧縮比の
関係を示す図、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。

【００１１】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２３
ａ…，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２２
ａで各種作業機のエンジンベッドに据え付けられる。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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５
２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。

【００１７】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
付勢された排気弁４４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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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６
４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。

【００２１】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。

【００２２】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７
５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。

【００２３】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７
２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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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９
０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８
１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。

【００２９】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。

【００３０】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１
０２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１０
０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。

【００３１】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の周縁ブラケットは両ケ
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。

【００３２】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。

【００３３】ケーシング９８における第２ケース半体１
０５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。

【００３４】アクチュエータ９７が備える作動ロッド１
０１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１０
０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。

【００３５】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１０
０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９
３ａ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。

【００３６】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，９
３ｂ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。

【００３７】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。

【００３８】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 、支軸のｘｙ座標をXpiv，Ypiv、クランクシャフトの
回転角速度をω、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。

【００３９】

【数１】

【００４０】ここで、ピストンピン６３のｘ軸方向速度
は、上記式（１）を微分することにより、次の（２）式
で表される。

【００４１】

【数２】

【００４２】上記式（２）においてdX/d＝０とした方程
式は、θに関して０＜θ＜２πの範囲で２つの解を持つ
ものである。これらの解を４サイクルエンジンの動作に
照応させて、ピストンピン６３を上死点とするクランク
角をθpivtdcとし、ピストンピン６３を下死点とするク
ランク角をθpivbdcとしたときに、各クランク角θpivt
dc，θpivbdcにおけるピストンピン６３の位置は、上記
式（１）にθpivtdc，θpivbdcを与えることにより得ら
れる。この際、上死点のピストンピン６３のｘ軸方向の
位置をXpivtdc とし、下死点のピストンピン６３のｘ軸
方向の位置をXpivbdc としたときには、ピストンピン６
３のストロークSpivは（Xpivtdc −Xpivbdc ）で得られ
る。

【００４３】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。

【００４４】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L
3、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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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８
３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８
５，８６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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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に直交する平面
に沿う軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸１１
３，１１４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。

【００６０】しかも一方の回転軸１１３の偏心軸部１１
３ａ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。

【００６１】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。

【００６２】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９
７が連結される。

【００６３】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１１９
ａ，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。

【００６４】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１１９
ｂを規制突部１１５に係合させる位置にある。

【００６５】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１１
９は、図１７および図１８で示すように、両係合部１１
９ａ，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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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２
３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。

【００６９】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に直交する平面
に沿う軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸１１
３，１１４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。

【００７０】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。

【００７１】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２
２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。

【００７２】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９
７が連結される。

【００７３】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，１２
１ｂ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。

【００７４】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１２１
ｂを規制突部８８に係合させる位置にある。

【００７５】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１２
１は、図２３および図２４で示すように、両係合部１２
１ａ，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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、サブロッドのクランクピンへの取付け剛性を高める
ことができ、ピストンからサブロッドまでと、コントロ
ールロッドとを分離してエンジンに組み込んだ後で、サ
ブロッドおよびコントロールロッド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、エンジンの肥大化を回避することができる。

【００８０】また請求項２記載の発明によれば、サブロ
ッドおよびクランクキャップ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およびクランクキャッ
プの重量を軽減して、動力損失をも抑制することができ
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】リンク機構の作動状態を順次示す図である。

【図９】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。

【符号の説明】

２７・・・クランクシャフト ３８・・・ピストン 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 ７０・・・第１軸受部 ７１，７２・・・二股部 ７３・・・クランクキャップ ７４・・・第２軸受部 ７５・・・コンロッドピン ７６・・・サブロッドピン ７８・・・ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G092 AA12 DD06 DG03 FA36 FA49 FA50 3J033 AA04 AC02 EA03 EB01 FA02 FA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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（６
   ５）半周に摺接する半円状の第１軸受部（７０）を中間
   部に有するサブロッド（６８）の一端部に回動可能に連
   結され、該サブロッド（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、前記ク
   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、前記サブロッド（６８）に締結される圧縮比可変エ
   ンジンにおいて、前記コンロッド（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前記サブロッド（６８）に一体に設
   けられる一対の二股部（７１，７２）に前記クランクキ
   ャップ（７３）が締結され、前記コンロッド（６４）の
   他端部に圧入されるコンロッドピン（７５）の両端部が
   一方の二股部（７１）に回動可能に嵌合され、前記コン
   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ことを特徴とする圧
   縮比可変エンジン。
2. 【請求項２】 前記コンロッドピン（７５）および前記
   サブロッドピン（７６）が、前記クランクキャップ（７
   ３）を前記サブロッド（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ことを特徴とする請
   求項１記載の圧縮比可変エンジン。