JP2005291093A - 圧縮比可変機構を備える内燃機関を備える動力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸の回転中心線の位置を変更する圧縮比可変機構を備える内燃機関と変速機とを備える動力装置において、クランク軸と変速機のメイン軸との間の軸間距離を不変に保つ動力装置を提供する。
【解決手段】動力装置Ｐは、ピストン10が連結されるクランク軸６とクランク軸６の回転中心線L2の位置を変更する圧縮比可変機構Ｒとを備える内燃機関Ｅと、クランク軸６に一次減速機構を介して連結されるメイン軸41を備える変速機Ｍと、を備える。圧縮比可変機構Ｒは、クランク軸６を回転可能に支持すると共にメイン軸41に揺動可能に支持されるクランク軸ホルダ50と、クランク軸ホルダ50を揺動させる駆動機構70とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランク軸の回転中心線の位置を変更する圧縮比可変機構を備える内燃機関と、内燃機関のクランク軸の動力が伝達される変速機とを備える動力装置に関する。

圧縮比を変更するためにクランク軸の回転中心線の位置を変更する圧縮比可変機構を備える内燃機関として、例えば特許文献１に開示された内燃機関が知られている。この内燃機関では、クランク軸は偏心ベアリングを介してシリンダブロックに回転可能に支持される。偏心ベアリングが駆動装置により回転駆動されると、クランク軸の回転中心線の位置が変更されて、ピストンの上死点位置が変更されることにより、圧縮比が変更される。
特開昭５８−５７０４０号公報

ところで、回転中心線がクランク軸の回転中心線に平行な入力軸を備える変速機を備える動力装置において、前記従来技術のように圧縮比を変更するためにクランク軸の回転中心線の位置が変更されると、クランク軸と入力軸と間の軸間距離が変化するため、クランク軸から入力軸への適正な動力伝達が困難になる。また、クランク軸の動力の伝達がギヤ機構で構成される伝達機構を介して行われる場合には、軸間距離の変化により互いに噛合するギヤ間での適正な噛合い隙間（バックラッシ）が変化して、噛合い音が増大する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜７記載の発明は、クランク軸の回転中心線の位置を変更する圧縮比可変機構を備える内燃機関と変速機とを備える動力装置において、クランク軸と変速機の入力軸との間の軸間距離を不変に保つ動力装置を提供することを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、クランク軸ホルダを利用して、回転中心線の位置が変更されるクランク軸に設けられる油路への潤滑油の供給の確実性の向上またはピストンに向けた潤滑油の噴射の確実性の向上を図ることを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、オイルポンプからクランク軸ホルダに形成される供給油路へ潤滑油を導く油路の簡単化および該油路での圧力損失の低減を図ることを目的とし、請求項４記載の発明は、さらに、ピストンからクランク軸ホルダを介して入力軸に作用する爆発荷重の低減を図ることを目的とし、請求項５記載の発明は、さらに、クランク軸ホルダを駆動するアクチュエータを利用して爆発荷重による振動・騒音の低減を図ることを目的とし、請求項６記載の発明は、さらに、設定された揺動位置にクランク軸ホルダを保持するためにアクチュエータに必要なエネルギの低減を図ることを目的とし、請求項７記載の発明は、さらに、簡単な構造で、クランク軸の回転中心線の位置の変更による点火時期や発電量への影響をなくすことを目的とする。

請求項１記載の発明は、シリンダ内で往復運動するピストンがコンロッドを介して連結されるクランク軸と前記クランク軸の回転中心線の位置を変更する圧縮比可変機構とを備える内燃機関と、前記クランク軸に伝達機構を介して連結される入力軸を備える変速機と、を備え、前記クランク軸および前記入力軸が互いに平行な回転中心線を有するように配置される動力装置において、前記圧縮比可変機構は、前記クランク軸を回転可能に支持すると共に前記入力軸に揺動可能に支持されるクランク軸ホルダと、前記クランク軸ホルダを揺動させる駆動機構とを備える動力装置である。

これによれば、駆動機構によりクランク軸ホルダが駆動されると、クランク軸ホルダは入力軸を中心に揺動して、クランク軸の回転中心線の位置が変更されるため、シリンダに対するピストンの上死点位置が変更されて圧縮比が変更される。このとき、クランク軸ホルダは入力軸の回転中心線を揺動中心線として揺動するので、クランク軸と入力軸との間の軸間距離は、圧縮比を変更するためにクランク軸の回転中心線の位置が変更されても、不変である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の動力装置において、前記クランク軸ホルダには、前記クランク軸に設けられるクランク軸油路に潤滑油を供給する油路または前記ピストンに向けて潤滑油を噴射する噴射孔が設けられるものである。

これによれば、クランク軸油路に潤滑油を供給する油路がクランク軸を支持するクランク軸ホルダに設けられるので、クランク軸の回転中心線の位置が変更されても、クランク軸油路に潤滑油が確実に供給され、または、噴射孔をピストンに比較的近接した位置に形成することができるので、噴射孔から噴射された潤滑油が確実にピストンに吹き付けられる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の動力装置において、前記油路および前記噴射孔に潤滑油を供給する供給油路と、前記供給油路に潤滑油を吐出するオイルポンプとが、前記クランク軸ホルダに設けられるものである。

これによれば、供給油路およびオイルポンプが共にクランク軸ホルダに設けられるので、揺動するクランク軸ホルダの供給油路に対するオイルポンプから吐出された潤滑油を導く油路が簡単になり、しかも該油路を短くすることができるので、供給油路に至るまでの潤滑油の圧力損失が低減する。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の動力装置において、前記駆動機構における前記クランク軸ホルダとの結合部は、前記入力軸における前記クランク軸ホルダの枢支部よりも、前記シリンダのシリンダ軸線を含むと共に前記クランク軸の回転中心線に平行な平面の近くに位置するものである。

これによれば、ピストンからクランク軸を介してクランク軸ホルダに作用する荷重のうち、入力軸の枢支部よりもシリンダ軸線に近い距離にある結合部が、枢支部よりも大きな荷重を受け止めるので、入力軸に作用する荷重の割合が低減する。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の動力装置において、前記駆動機構は油圧アクチュエータを備え、前記結合部は、前記油圧アクチュエータの作動油の油圧に基づく駆動力を前記クランク軸ホルダに作用させる出力部に設けられるものである。
これによれば、爆発荷重が出力部に作用する作動油により受け止められる。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の動力装置において、前記駆動機構は、アクチュエータと、前記アクチュエータにより回転駆動される偏心カムが設けられる回転軸と、前記偏心カムと前記クランク軸ホルダとを連結するリンクとを備え、前記アクチュエータは前記偏心カムの最大リフト位置または最小リフト位置を含む回転範囲で前記クランク軸ホルダを揺動させるものである。

これによれば、偏心カムの最大リフト位置または最小リフト位置では、偏心カムに作用する爆発荷重に基づいて偏心カムに作用する荷重の作用線が、回転軸の回転中心線および偏心カムの偏心中心線を含む平面上にほぼ位置するので、該荷重がアクチュエータに加えるトルクが殆どない。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の動力装置において、前記クランク軸ホルダには、前記クランク軸と一体回転可能に結合されるロータを有する交流発電機のステータが固定されるものである。

これによれば、クランク軸ホルダが揺動して、クランク軸の回転中心線の位置が変更されても、ステータとロータとがクランク軸ホルダと共に移動するので、交流発電機のロータとステータとの径方向での間隙は変化しない。

請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、圧縮比を変更するためにクランク軸の回転中心線の位置が変更されても、クランク軸と入力軸との間の軸間距離は不変であり、クランク軸から入力軸への動力の伝達が適正に行われる。

請求項２記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、クランク軸の回転中心線の位置が変更されても、クランク軸油路に潤滑油が確実に供給されるので、クランク軸での潤滑箇所での良好な潤滑性が確保され、または、噴射孔から噴射された潤滑油が確実にピストンに吹き付けられるので、ピストンの冷却性および潤滑性が向上する。

請求項３記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、クランク軸ホルダの供給油路に対するオイルポンプから吐出された潤滑油を導く油路が簡単になるので、油路構造が簡素化され、しかも供給油路に導かれる潤滑油の圧力損失を低減することができるので、引用された請求項記載の発明の効果が一層高められる。

請求項４記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、これによれば、駆動機構により、入力軸に作用する荷重の割合が低減するので、変速機での円滑な変速性能が確保され、さらに入力軸を支持する部材の耐久性も向上する。

請求項５記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、爆発荷重が出力部に作用する作動油により受け止められるので、爆発荷重に起因して発生する振動・騒音が低減する。

請求項６記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、偏心カムの最大リフト位置または最小リフト位置では、偏心カムに作用する爆発荷重に基づいて偏心カムに作用する荷重がアクチュエータに加えるトルクが殆どないので、設定された揺動位置にクランク軸ホルダを保持するためのエネルギが低減する。

請求項７記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、圧縮比を変更するためにクランク軸の回転中心線の位置が変更されても、交流発電機のロータとステータとの径方向での間隙は変化しないので、簡単な構造で、クランク軸の回転中心線の位置の変更による点火時期や発電量への影響をなくすことができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６を参照して説明する。
図１〜図３は第１実施形態を説明するためのものである。先ず、図１，図２を参照すると、本発明の実施形態である動力装置Ｐは、車両としての自動二輪車に搭載される動力装置であり、火花点火式の単気筒４ストローク内燃機関Ｅと動力伝達装置Ｔとを備える。内燃機関Ｅのクランク軸６の動力を駆動輪である後輪に伝達する動力伝達装置Ｔは、内燃機関Ｅから動力伝達装置Ｔへの動力の伝達および遮断を行う発進クラッチC1と、発進クラッチC1から伝達されるクランク軸６の回転を減速して変速クラッチC2および変速機Ｍに伝達する伝達機構としての一次減速機構D1と、一次減速機構D1から伝達されるクランク軸６の動力の変速機Ｍへの伝達および遮断を行う変速クラッチC2と、クランク軸６の回転を変速する変速機Ｍと、変速機Ｍからの回転を後輪に減速して伝達する二次減速機構D2とを備える。

空冷式でＳＯＨＣ型の内燃機関Ｅは、動力装置Ｐのケースでもあるクランクケース１とシリンダ２とシリンダヘッド３とシリンダヘッド３に結合される複数のヘッドキャップ４とから構成される機関本体を備える。クランクケース１から前方に向かって上方に傾斜するシリンダ軸線L1を有するシリンダ２と、シリンダヘッド３とは、クランクケース１に対して順次重ねられて、ボルトによりクランクケース１と一体に結合される。

なお、この実施形態において、上下、前後および左右は、車体における上下、前後および左右と一致する。

クランクケース１は、シリンダ軸線L1を含むと共にクランク軸６の回転中心線L2に直交する平面上に分割面を有する１対の第１，第２ケース1a，1bから構成される。そして、クランクケース１により形成されるクランク室５には、内燃機関Ｅのクランク軸６および変速機Ｍが収容される。左ケースである第１ケース1aと該第１ケース1aに結合される第１カバー7aとにより第１収容室８が形成され、右ケースである第２ケース1bと該第２ケース1bに結合される第２カバー7bとにより第２収容室９が形成される。

シリンダ２に形成されたシリンダ孔2a内で往復動可能なピストン10は、シリンダ２に鋳包まれたシリンダスリーブ11内に摺動可能に嵌合し、ピストンピン12に枢着される小端部13ａとクランク軸６のクランクピン6cに軸受14を介して枢着される大端部13ｂとを有するコンロッド13を介してクランク軸６に連結される。

シリンダヘッド３には、シリンダ軸線方向でシリンダ孔2aに対向する燃焼室15と、燃焼室15に開口する１つの吸気ポート16および１つの排気ポート17とが形成され、さらに、燃焼室15に臨む点火栓18と、吸気ポート16および排気ポート17をそれぞれ開閉する１つの吸気弁19および１つの排気弁20が設けられる。

そして、内燃機関Ｅには、さらに吸気装置、燃料供給装置、排気装置、動弁装置22および圧縮比可変機構Ｒが備えられる。吸気ポート16の入口16ａが開口するシリンダヘッド３の一側面に取り付けられる前記吸気装置は、外部から吸入されてスロットル弁により計量された空気を吸気ポート16に導く。また、吸入空気に液体燃料を供給する前記燃料供給装置である燃料噴射弁は、前記吸気装置に取り付けられて、吸気ポート16に燃料を噴射する。排気ポート17の出口17ａが開口するシリンダヘッド３の他側面に取り付けられる前記排気装置は、燃焼室15から排気ポート17を通って流出する排気ガスを内燃機関Ｅの外部に導く。

シリンダヘッド３およびヘッドキャップ４により形成される動弁室21に配置される動弁装置22は、クランク軸６の回転に同期して吸気弁19および排気弁20を開閉作動する。そのため、動弁装置22は、クランク軸６の動力によりその１／２の回転速度で回転駆動されるカム軸23と、カム軸23に形成された吸気カム23ａおよび排気カム23ｂによりそれぞれ揺動させられる吸気ロッカアーム24および排気ロッカアーム25とを備え、回転する吸気カム23ａおよび排気カム23ｂが、それぞれ、吸気ロッカアーム24および排気ロッカアーム25を介して吸気弁19および排気弁20を開閉作動させる。

そして、前記吸気装置を通って吸入された空気は、ピストン10が下降する吸気行程において開弁した吸気弁19を経て吸気ポート16から燃焼室15に吸入され、ピストン10が上昇する圧縮行程において燃料と混合された状態で圧縮される。混合気は圧縮行程の終期に点火栓18により点火されて燃焼し、ピストン10が下降する膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン10がクランク軸６を回転駆動する。既燃ガスは、ピストン10が上昇する排気行程において開弁した排気弁20を経て、排気ガスとして、燃焼室15から排気ポート17に排出され、さらに前記排気装置を通って外部に排出される。

図３を併せて参照すると、クランク軸６は、クランクピン6cにより連結される１対のクランクウェブ6d，6eをその回転中心線L2の方向A1（以下、「軸方向A1」という。）で挟む１対のジャーナル部において、変速機Ｍのメイン軸41に１対の軸受55，56を介して揺動可能に支持されるクランク軸ホルダ50に、１対の主軸受26，27を介して支持される。クランク室５に収容されるクランク軸ホルダ50は、軸方向A1に間隔をおいて配置される第１，第２ホルダ51，52から構成される。クランク軸６の形成材料と同じ材料、例えばスチールにより形成される平板状の部材により形成される各ホルダ51，52には、主軸受26，27および軸受55，56を保持する軸受部51ａ，52ａ；51ｂ，52ｂが設けられる。この実施形態では、主軸受26，27および軸受55，56は、玉軸受により構成されるが、滑り軸受または他の転がり軸受により構成されてもよい。

図１，図２を参照すると、クランク軸６において、クランク室５から突出する一方の軸端部6aには、第１収容室８に配置される動弁用伝動機構30および交流発電機31が設けられ、クランク室５から突出する他方の軸端部6bには、第２ホルダ52の第２収容室９側の面に取り付けられるオイルポンプ32を駆動するオイルポンプ用伝動機構33、一次減速機構D1および発進クラッチC1が設けられる。

クランク軸６の動力をカム軸23に伝達する動弁用伝動機構30は、軸端部6aに固定される駆動スプロケット30ａと、カム軸23に固定されるカムスプロケット30ｂと、シリンダ２に形成された伝動室2b内を通って両スプロケット30ａ，30ｂに掛け渡されるタイミングチェーン30ｃとを有する。発電機31は、軸端部6aに一体回転可能に結合されるロータ31ａと、第１ホルダ51にボルトにより固定されるステータ31ｂとを有する。

トロコイドポンプからなるオイルポンプ32を駆動するためにクランク軸６の動力をオイルポンプ32に伝達するオイルポンプ用伝動機構33は、軸端部6bに一体回転可能に結合される駆動ギヤ33ａと、駆動ギヤ33ａと噛合すると共にオイルポンプ32の駆動軸に一体回転可能に結合される被動ギヤ33ｂとを有する。そして、オイルポンプ用伝動機構33は、軸方向A1で第２ホルダ52とオイルポンプ32との間に配置される。

発進クラッチC1を構成する遠心クラッチ34は、軸端部6bに一体回転可能に結合されるドライブプレート34ａと、ドライブプレート34ａに揺動可能に支持される遠心ウエイト34ｂと、軸端部6bに一方向クラッチ35を介して結合されるクラッチアウタ34ｃとを有する。そして、クランク軸６の回転速度が内燃機関Ｅの始動完了後の極低速域の所定回転速度を越えると、遠心力により遠心ウエイト34ｂがクラッチアウタ34ｃに押し付けられることで、ドライブプレート34ａとクラッチアウタ34ｃとが一体に回転して遠心クラッチ34が接続状態になる。

一次減速機構D1は、クラッチアウタ34ｃと一体に回転する一次駆動ギヤ36ａと、一次駆動ギヤ36ａと噛合すると共に変速機Ｍの入力軸としてのメイン軸41に回転可能に支持される一次被動ギヤ36ｂとを備えるギヤ機構36から構成される。

第２収容室９に配置される変速クラッチC2を構成する多板摩擦式クラッチ37は、クラッチ操作機構により操作されるプレッシャプレート37ａが、一次被動ギヤ36ｂに一体回転可能に結合されるクラッチアウタ37ｂおよびメイン軸41に一体回転可能に結合されるクラッチインナ37ｃにそれぞれ嵌合される多数のクラッチ板37ｄに対してクラッチスプリング37ｅの弾発力による押圧および押圧解除を行うことで、該クラッチ板37ｄ同士の摩擦力に応じて接続状態および遮断状態になる。

変速機Ｍを構成する常時噛合い式の歯車変速機40は、クラッチインナ37ｃと一体回転可能に結合されると共に入力側ギヤ群43が設けられるメイン軸41と、入力側ギヤ群43の各ギヤと常時噛合するギヤからなる出力側ギヤ群44が設けられる出力軸としてのカウンタ軸42とを有する。クランク室５に配置されるメイン軸41およびカウンタ軸42は、メイン軸41の回転中心線L3とカウンタ軸42の回転中心線L4がクランク軸６の回転中心線L2と互いに平行となるように、支持部材としてのクランクケース１に回転可能に支持される。そのために、第１，第２ケース1a，1bには、メイン軸41が、軸方向A1で１対の軸受55，56の外側に配置される玉軸受からなる１対の軸受45，46を介して、またカウンタ軸42が玉軸受からなる１対の軸受47，48を介して、それぞれ回転可能に支持される。そして、変速操作機構を通じて操作されるシフタを兼ねるギヤ43ｓ，44ｓにより、入力側ギヤ群43および出力側ギヤ群44の中からメイン軸41の回転をカウンタ軸42に伝達するギヤが選択されて、メイン軸41の回転が変速されてカウンタ軸42に伝達される。

二次減速機構D2は、クランク室５から突出するカウンタ軸42の一方の軸端部42ａである左軸端部に結合される駆動スプロケット38ａ、伝動チェーン38ｂおよび後輪に結合された被動スプロケットから構成される。

また、キックスタータ機構はキックペダルにより操作されて回転するスタータ駆動ギヤ39を備え、内燃機関Ｅの始動時にスタータ駆動ギヤ39の回転が、カウンタ軸42に回転可能に支持される１速ギヤ44ａ、メイン軸41と一体に回転する１速ギヤ43ａ、変速クラッチC2のクラッチアウタ37ｂ、一次減速機構D1、発進クラッチC1のクラッチアウタ34ｃ、および一方向クラッチ35を介してクランク軸６に伝達されて、クランク軸６が回転駆動される。

それゆえ、クランク軸６の動力は、内燃機関Ｅの始動後に発進クラッチC1が接続状態になった後、一次減速機構D1および変速クラッチC2を介してメイン軸41に伝達され、さらに変速機Ｍにおいて変速されてカウンタ軸42に伝達される。そして、カウンタ軸42の動力が二次減速機構D2を介して後輪に伝達されて、後輪が回転駆動される。

図１〜図３を参照すると、クランク軸ホルダ50を構成する第１，第２ホルダ51，52は、第１，第２ホルダ51，52の軸方向A1での間隔を規定するスペーサ53ａと、スペーサ53ａの両端部に形成されてナット54が螺合するねじ部53ｂとを有する複数の結合部材53（図３において二点鎖線で示されている。）により、軸方向A1での所定の間隙をおいて一体に結合される。第２ホルダ52の複数の取付部52ｈに取り付けられるオイルポンプ32は、クランクケース１の底部に形成された潤滑油貯留部1cの潤滑油を、ストレーナ28と可撓性の管継手を介してオイルポンプ32に接続される吸込管29とを通じて吸入し、ポンプハウジング32ａに形成された油路である吐出ポート32ｂを経て第２ホルダ52に形成された供給油路60に吐出する。

供給油路60は、第２ホルダ52において最もシリンダ孔2a寄りの部分の付近に位置する油路形成部52ｅに形成された孔から構成される。油路形成部52ｅには、クランク軸６に設けられるクランク軸油路65に供給油路60の潤滑油を導くための油路61が設けられる。該油路61は、軸方向A1で第２ホルダ52寄りの円板状のクランクウェブ6eと第２ホルダ52との間に形成される油室62に開口する。油室62は、クランクウェブ6eの外周縁部にリング63により保持される環状のシールプレート64が、密封軸受である第２主軸受27を保持する軸受部52ａに全周に渡って摺接することにより、クランク軸６の径方向外方に、クランク軸６と軸受部52ａおよびシールプレート64との間に形成される。

クランク軸６には、油室62に流入口が開口するクランク軸油路65が形成され、該油路65は、クランク軸６の外周に嵌合されるクラッチアウタ34ｃの筒状部34ｄとクランク軸６の外周面との間に潤滑油を導くように、クランク軸６の外周面に開口する流出口を有する。また、クランクピン6cには、油室62に流入口が開口するピン油路66が形成され、ピン油路66はクランクピン6cの外周面に開口する油孔67を介して大端部13ｂを支持する軸受14に潤滑油を導く。

さらに油路形成部52ｅには、供給油路60の潤滑油をピストン10の下面を指向して噴射する噴射孔68が形成される。図２に示されるように、噴射孔68は、シリンダ軸線方向で、ピストン10が上死点に位置するときのクランクウェブ6eの最もシリンダ孔2a寄りの部分とほぼ同じ位置にあり、シリンダ孔2aの外周部とほぼ同じ位置にある。このため、噴射孔68は、ピストン10に比較的近接した位置に設けられている。
なお、図示されないが、吐出ポート32ｂの潤滑油は、第２ホルダ52、結合部材53、第１ホルダ51、第１ホルダ51におけるメイン軸41の軸受55を保持する軸受部、第１ケース1aにおけるメイン軸41の軸受45を保持する軸受部、第１ケース1a、シリンダ２およびシリンダヘッド３にそれぞれ形成された油路を順次経て、動弁室21内に供給され、動弁装置22等の潤滑に供される。

内燃機関Ｅの圧縮比を変更する圧縮比可変機構Ｒは、メイン軸41の１対の枢支部41ａにおいて揺動可能に支持されるクランク軸ホルダ50と、内燃機関Ｅの運転状態に応じてクランク軸ホルダ50を揺動させる駆動機構70とを備える。駆動機構70は、アクチュエータとしての油圧アクチュエータ71と、油圧アクチュエータ71の作動を制御する制御部とを有する。

油圧アクチュエータ71は、１対の取付部72ａにおいて第１ケース1aに固定される複動型のシリンダ72と、ピストン73と、ピストン73とクランク軸ホルダ50とを連結すべくピストン73に結合される出力ロッド74と、出力ロッド74が枢着されると共に第１，第２ホルダ51，52に１対の結合部75ａにて結合される連結部材75とを備え、シリンダ72とピストン73との間には第１油圧室76および第２油圧室77が形成される。ここで、ピストン73と出力ロッド74と連結部材75とは、油圧アクチュエータ71の作動油の油圧に基づく駆動力をクランク軸ホルダ50に作用させる出力部を構成する。

前記制御部は、オイルポンプ32の吐出圧を油圧源とする油圧回路と電子制御ユニット78とを備える。前記油圧回路は、クランク室５に配置される油圧制御弁79と、オイルポンプ32の吐出ポート32ｂと油圧制御弁79とを接続して、高圧の潤滑油を作動油として導入する作動油路80を形成する配管（図示されず）と、油圧制御弁79と第１油圧室76を接続する第１油路81を形成する配管（図示されず）と、油圧制御弁79と第２油圧室77を接続する第２油路82を形成する配管（図示されず）と、油圧制御弁79に接続されて、第１，第２油路81，82を通じて第１，第２油圧室76，77の作動油を排出するドレン油路83を形成する配管（図示されず）とを有する。電子制御ユニット78は、機関運転状態、例えば機関回転速度および機関負荷に応じて油圧制御弁79を制御して、第１，第２油圧室76，77の作動油の給排を行う。

各ホルダ51，52において、メイン軸41の枢支部41ａと連結部材75の結合部75ａとは、第１平面H1（図１参照）に対してピストン10が配置される側とは反対側に配置される。そして、結合部75ａは、第２平面H2に対して枢支部41ａが配置される側とは反対側に配置され、枢支部41ａよりも第２平面H2の近くに位置する。ここで、第１平面H1は、回転中心線L2を含んでシリンダ軸線L1に直交する平面であり、第２平面H2は、シリンダ軸線L1を含むと共に回転中心線L2に平行な平面であり、該第２平面H2には、シリンダ軸線L1と回転中心線L2とを含む平面も含まれるものとする。

そして、電子制御ユニット78により油圧制御弁79が制御されて、第１油圧室76に高圧の作動油が導入されて出力ロッド74が進出する第１位置を占めるとき、クランク軸ホルダ50は内燃機関Ｅの最大圧縮比が得られる第１揺動位置（図１において実線で示される。）を占め、第２油圧室77に高圧の作動油が導入されて出力ロッド74が最も後退した第２位置を占めるとき、クランク軸ホルダ50は内燃機関Ｅの最小圧縮比が得られる第２揺動位置（図１において二点鎖線で示される。）を占める。そして、油圧制御弁79により制御される第１，第２油圧室76，77の圧力に応じて、クランク軸ホルダ50は前記第１揺動位置および前記第２揺動位置の間の任意の揺動位置を連続的に占めることができ、これにより、圧縮比は、最大圧縮比および最小圧縮比の間で無段階に設定することができる。そして、所望の圧縮比が得られるクランク軸ホルダ50の揺動位置が設定されたとき、油圧制御弁79は第１，第２油路81，82を閉塞することにより、第１，第２油圧室76，77の油圧が保持されて、クランク軸ホルダ50は、設定された揺動位置に保持される。

そして、圧縮比の変更量を同じとした場合に、クランク軸５とメイン軸41とは、回転中心線L2とクランク軸ホルダ50の揺動中心線となる回転中心線L3とが第２平面H2と第３平面H3とにより形成される劣角である角度θ（図１参照）がより大きくなるように配置されることで、クランク軸ホルダ50の揺動角をより小さくできて、クランク軸ホルダ50を揺動させるための油圧アクチュエータ71の出力ロッド74の移動範囲を小さくすることができるので、油圧アクチュエータ71が小型化される。ここで、第３平面H3とは、回転中心線L2および回転中心線L3を含む平面である。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅの圧縮比可変機構Ｒは、クランク軸６を回転可能に支持すると共にメイン軸41に揺動可能に支持されるクランク軸ホルダ50と、クランク軸ホルダ50を揺動させる駆動機構70とを備えることにより、駆動機構70によりクランク軸ホルダ50が駆動されると、クランク軸ホルダ50はメイン軸41を中心に揺動して、クランク軸６の回転中心線L2の位置が変更されるため、シリンダ２に対するピストン10の上死点位置が変更されて圧縮比が変更される。このとき、クランク軸ホルダ50はメイン軸41の回転中心線L3を揺動中心線として揺動することから、クランク軸６の回転中心線L2とメイン軸41の回転中心線L3との間の距離である軸間距離は、圧縮比を変更するためにクランク軸６の回転中心線L2の位置が変更されても、不変であるので、クランク軸６からメイン軸41への動力の伝達が適正に行われる。

そして、圧縮比が変更されたとしても、クランク軸６とメイン軸41との間の軸間距離が不変であるので、クランク軸６からメイン軸41への動力の伝達を行うギヤ機構36により構成される一次減速機構D1においては、互いに噛合するギヤ36ａ，36ｂ間での適正な噛合い隙間（バックラッシ）が維持されるので、圧縮比可変機構Ｒの作動によるギヤ36ａ，36ｂの噛合い音の増大やギヤ36ａ，36ｂ間でのフリクションの増大が防止される。

クランク軸ホルダ50には、クランク軸６に設けられるクランク軸油路65に潤滑油を供給する油路61が設けられることにより、クランク軸６の回転中心線L2の位置が変更されても、クランク軸油路65に潤滑油が確実に供給され、クランク軸６での潤滑箇所である発進クラッチC1のクラッチアウタ34ｃの筒状部34ｄとクランク軸６との間の良好な潤滑性が確保される。

また、クランク軸ホルダ50には、ピストン10に向けて潤滑油を噴射する噴射孔68が設けられることにより、噴射孔68の位置をピストン10に比較的近接させることができる。具体的には、第２ホルダ52において最もシリンダ孔2a寄りの部分の付近に位置する油路形成部52ｅに形成される噴射孔68は、シリンダ軸線方向で、ピストン10が上死点に位置するときのクランクウェブ6eの最もシリンダ孔2a寄りの部分とほぼ同じ位置で、シリンダ孔2aの外周部とほぼ同じ位置にあってピストン10に比較的近接した位置に設けられている。このため、噴射孔68から噴射された潤滑油が確実にピストン10に吹き付けられるので、ピストン10の冷却性および潤滑性が向上する。

クランク軸ホルダ50には、供給油路60および供給油路60に潤滑油を吐出するオイルポンプ32が設けられることにより、油室62に連通する油路61および噴射孔68が開口する供給油路60およびオイルポンプ32が共にクランク軸ホルダ50に設けられることから、揺動するクランク軸ホルダ50の供給油路60に対してオイルポンプ32から吐出された潤滑油が吐出ポート32ｂから直接導かれるので、オイルポンプ32から吐出された潤滑油を供給油路60に導く油路が簡単になって、クランク室５内での油路構造が簡素化され、しかもオイルポンプ32から供給油路60に至る油路を短くすることができるので、供給油路60に至るまでの潤滑油の圧力損失が低減する。この結果、クランク軸６での潤滑箇所の良好な潤滑性の確保および噴射孔68から噴射される潤滑油によるピストン10の冷却性および潤滑性が一層向上する。

軸方向A1で第２ホルダ52寄りのクランクウェブ6eと第２ホルダ52との間には、供給油路60からの潤滑油が導かれる油室62が形成され、クランク軸油路65およびピン油路66には油室62の潤滑油が導かれることにより、クランク軸油路65およびピン油路66に対して、多量の高圧の潤滑油が貯留される油室62からの潤滑油が供給されるので、それら油路65，66に安定した流量の高圧の潤滑油を供給することができ、さらに軸受14から流出する潤滑油を変速機Ｍなどの動力伝達装置Ｔに十分に供給することができる。

駆動機構70におけるクランク軸ホルダ50との結合部75ａは、メイン軸41におけるクランク軸ホルダ50の枢支部41ａよりも、第２平面H2の近くに位置することにより、ピストン10からクランク軸６を介してクランク軸ホルダ50に作用する荷重のうち、シリンダ軸線L1と結合部75ａの中心軸線との間の距離ｄ２がシリンダ軸線L1と回転中心線L3との間の距離ｄ１よりも小さいことで、メイン軸41の枢支部41ａよりもシリンダ軸線L1に近い距離にある油圧アクチュエータ71の連結部材75の結合部75ａが、枢支部41ａよりも大きな荷重を受け止めることから、メイン軸41に作用する荷重の割合が低減するので、変速機Ｍでの円滑な変速性能が確保され、さらにクランク軸ホルダ50を支持する部材である軸受55，56やメイン軸41を支持する部材である軸受45，46の耐久性も向上する。

結合部75ａが設けられる連結部材75は、ピストン73および出力ロッド74と共に油圧アクチュエータ71の作動油の油圧に基づく駆動力をクランク軸ホルダ50に作用させる出力部を構成することにより、爆発荷重は、連結部材75および出力ロッド74を介してピストン73に作用する第１油圧室76の作動油により受け止められるので、爆発荷重に起因して発生する振動・騒音が低減する。

クランク軸ホルダ50には、クランク軸５と一体回転可能に結合されるロータ31ａを有する交流発電機31のステータ31ｂが固定されることにより、クランク軸ホルダ50が揺動して、クランク軸５の回転中心線L2の位置が変更されても、ステータ31ｂとロータ31ａとがクランク軸ホルダ50とともに移動することから、交流発電機31のロータ31ａとステータ31ｂとの径方向での間隙は変化しないので、簡単な構造で、クランク軸５の回転中心線L2の位置の変更による点火時期や発電量への影響をなくすことができる。

クランク軸ホルダ50は、クランク軸５の形成材料と同じ材料により形成されることにより、熱膨張によるクランク軸５とメイン軸41との軸間距離の変化が殆どないので、この点でも、ギヤ36ａ，36ｂの噛合い音の増大やギヤ36ａ，36ｂ間でのフリクションの増大が防止される。
また、変速クラッチC2は、クランク軸ホルダ50の揺動中心軸であるメイン軸41に設けられるため、クランク軸ホルダ50の揺動の影響を受けることがないので、前記クラッチ操作機構が簡素化される。

次に、図４，図５を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態は、第１実施形態とは、圧縮比可変機構Ｒの駆動機構が主に相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態の部材と同一の部材または対応する部材については、必要に応じて同一の符号を使用した。

図４を参照すると、駆動機構70は、トルクを発生するアクチュエータとしての電動モータ91と、電動モータ91のトルクを伝達する伝達部と、電動モータ91のトルクに基づく駆動力をクランク軸ホルダ50に作用させる出力部と、制御部とを備える。前記伝達部は、電動モータ91の出力軸91ａの回転を減速する１対のギヤを有する減速機構92と、クランクケース１に回転可能に支持されると共に減速機構92を介して回転駆動される回転軸93とを有し、前記出力部は、回転カムとしての円柱面からなるカム面を有する偏心カム94と、連結部材75と、偏心カム94とクランク軸ホルダ50とを連結すべく偏心カム94および連結部材75に枢着されるリンク95とを有する。また、前記制御部は、電子制御ユニット96を有し、該電子制御ユニット96は、機関運転状態に応じて電動モータ91の回転量および回転方向を制御して、回転軸93および偏心カム94の回転範囲を設定する。

図５を併せて参照すると、この実施形態では、偏心カム94の回転範囲は、連結部材75と回転軸93の回転中心線L5との間の距離が最大になる最大リフト位置と、連結部材75と回転軸93の回転中心線L5との間の距離が最小になる最小リフト位置を含む回転範囲に設定される。

そして、電子制御ユニット96により電動モータ91が制御されて、偏心カム94が最大リフト位置を占めるとき、クランク軸ホルダ50は前記第１揺動位置を占め、偏心カム94が最小リフト位置を占めるとき、クランク軸ホルダ50は前記第２揺動位置を占める。そして、電動モータ91の回転に応じて、第１実施形態と同様に、クランク軸ホルダ50は前記第１揺動位置および前記第２揺動位置の間の任意の揺動位置を連続的に占めることができ、これにより、圧縮比は、最大圧縮比および最小圧縮比の間で無段階に設定することができる。そして、所望の圧縮比が得られるクランク軸ホルダ50の揺動位置が設定されたとき、電動モータ91は、クランク軸ホルダ50を設定された揺動位置に保持する。

また、偏心カム94の最大リフト位置および最小リフト位置では、ピストン10からクランク軸６を介してクランク軸ホルダ50に作用する爆発荷重に基づいて、リンク95を通じて偏心カム94に作用する荷重の作用線が、回転軸93の回転中心線L5および偏心カム94の偏心中心線L6を含む平面上にほぼ位置する。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
駆動機構70は、電動モータ91により回転駆動される偏心カム94が設けられる回転軸75と、偏心カム94とクランク軸ホルダ50とを連結するリンク95とを備え、電動モータ91は、偏心カム94の最大リフト位置および最小リフト位置を含む回転範囲でクランク軸ホルダ50を揺動させることにより、偏心カム94の最大リフト位置および最小リフト位置では、偏心カム94に作用する爆発荷重に基づいて偏心カム94に作用する荷重の作用線が、回転中心線L5および偏心中心線L6を含む平面上にほぼ位置することから、該荷重が電動モータ91に加えるトルクが殆どないので、設定された揺動位置にクランク軸ホルダ50を保持するために必要な電動モータ91のエネルギが低減する。

次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。この第３実施形態は、第１実施形態とは、圧縮比可変機構Ｒの駆動機構が部分的に相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態の部材と同一の部材または対応する部材については、必要に応じて同一の符号を使用した。

圧縮比可変機構Ｒの駆動機構は、アクチュエータとしての油圧アクチュエータ101と、油圧アクチュエータ101の作動を制御する制御部とを有する。油圧アクチュエータ101は、１対の取付部102aにおいて第１ケース1aに固定される複動型のシリンダ102と、ピストン103と、ピストン103とクランク軸ホルダ50とを連結する出力ロッド104と、出力ロッド104が枢着される連結部材75（図３参照）とを備え、シリンダ102とピストン103との間には第１油圧室106および第２油圧室107が形成される。ここで、ピストン103と出力ロッド104と連結部材75とは、油圧アクチュエータ101の作動油の油圧に基づく駆動力をクランク軸ホルダ50に作用させる出力部を構成する。

前記制御部は、第１油圧室106と第２油圧室107との間で作動油の給排を行う油圧回路と電子制御ユニット108とを備える。前記油圧回路は、第１油圧室106と第２油圧室107とを接続して第１開閉弁111および第１一方向弁113が直列に配置された第１油路121を形成する配管（図示されず）と、第１油圧室106と第２油圧室107とを接続して第２開閉弁112および第２一方向弁114が直列に配置された第２油路122を形成する配管（図示されず）とを備える。それゆえ、前記油圧回路において、第１一方向弁113および第２一方向弁114は互いに並列に配置され、第１開閉弁111および第２開閉弁112は互いに並列に配置される。この実施形態では、第１，第２油路121，122の一部は、共通の配管により形成される共通の油路部分130を有し、第１開閉弁111および第１一方向弁113と、第２開閉弁112および第２一方向弁114とは、互いに並列に配置される油路部分131，132にそれぞれ設けられる。しかしながら、第１，第２油路121，122は、互いに分離した油路により構成されてもよい。

電子制御ユニット108は、前記機関運転状態とピストン10の行程とに応じて第１，第２開閉弁111，112を制御して、ピストン10の下降行程および上昇行程においてピストン10からクランク軸ホルダ50に作用する力を利用して第１油圧室106と第２油圧室107との間で作動油の給排を行う。
具体的には、前記第１揺動位置以外の揺動位置にあるクランク軸ホルダ50が前記第１揺動位置を占めるようにするために、電子制御ユニット108は、圧縮行程または排気行程であるピストン10の上昇行程のときに、第１開閉弁111を開く。第１開閉弁111が開くと、クランク軸ホルダ50に作用するピストン10からの上昇力により、ピストン103が第２油圧室107内の作動油を第１油路121および第１一方向弁113を経て第１油圧室106に排出し、クランク軸ホルダ50が前記第１揺動位置に向けて揺動する。そして、クランク軸ホルダ50が前記第１揺動位置に達したことが、クランク軸ホルダ50の揺動位置を検出する検出手段、例えば出力ロッド104の位置を検出するポテンショメータにより検出されたとき、電子制御ユニット108は第１開閉弁111を閉じる。この時点では、第２開閉弁112も閉じられているため、第１，第２油圧室106，107間での作動油の給排が行われず、したがってピストン103が移動することはないため、クランク軸ホルダ50が前記第１揺動位置に保持される。

また、前記第２揺動位置以外の揺動位置にあるクランク軸ホルダ50が前記第２揺動位置を占めるようにするために、電子制御ユニット108は、吸気行程または膨張行程であるピストン10の下降行程のときに、第２開閉弁112を開く。第２開閉弁112が開くと、クランク軸ホルダ50に作用するピストン10からの下降力により、ピストン103が第１油圧室106内の作動油を第２油路122および第２一方向弁114を経て第２油圧室107に排出し、クランク軸ホルダ50が前記第２揺動位置に向けて揺動する。そして、クランク軸ホルダ50が前記第２揺動位置に達したことが、前記検出手段により検出されたとき、電子制御ユニット108は第２開閉弁112を閉じる。この時点では、第１開閉弁111も閉じられているため、第１，第２油圧室106，107間での作動油の給排が行われず、クランク軸ホルダ50が前記第２揺動位置に保持される。

同様にして、電子制御ユニット108が第１，第２開閉弁111，112を制御することにより、ピストン10の前記上昇力および前記下降力を利用した第１，第２油圧室106，107間での作動油の給排と、第１，第２油圧室106，107内での作動油の保持が行われて、クランク軸ホルダ50は前記第１揺動位置および前記第２揺動位置の間の任意の揺動位置を連続的に占めることができ、これにより、圧縮比は、最大圧縮比および最小圧縮比の間で無段階に設定することができる。

この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
圧縮比可変機構Ｒの駆動機構を構成するアクチュエータ101の前記制御部に、第１，第２油圧室106，107に貯留された作動油が第１，第２油圧室106，107間で給排されることにより、クランク軸ホルダ50の設定された揺動位置が得られるため、第１，第２油圧室106，107に高圧の作動油を供給する油圧源が不要になるので、油圧回路を構成する油路が簡素化され、圧縮比可変機構Ｒの駆動機構の構造がコンパクトになって、クランク室５内での配置が容易になり、そのうえ、高圧の作動油を得るためにクランク軸６の動力により駆動されるポンプが不要になるので、内燃機関Ｅの動力損失が減少して、燃費が改善される。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
変速機は、常時噛合い式の歯車変速機40以外の型式の変速機であってもよい。
第２実施形態において、クランク軸ホルダ50は、偏心カム94が最小リフト位置を占めるときに前記第１揺動位置を占め、偏心カム94が最大リフト位置を占めるときに前記第２揺動位置を占めるように、圧縮比可変機構Ｒが構成されてもよい。また、偏心カム94の回転範囲に、最大リフト位置および最小リフト位置の一方のみが含まれるように、偏心カム94の回転範囲が設定されてもよい。
動弁用伝動機構30を構成する駆動スプロケットは、メイン軸に回転可能に支持されると共に、クランク軸と一体に回転する駆動部材により駆動されてもよく、その場合には、クランク軸ホルダが揺動によるバルブタイミングへの影響は皆無となる。
動力装置Ｐは二輪車以外の車両に搭載されるものであってもよく、内燃機関は多気筒内燃機関であってもよい。

本発明の第１実施形態の動力装置において、クランクケースの第２ケースを外したときの概略の側面図であり、シリンダおよびシリンダヘッドについては図２のＩ−Ｉ矢視での断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視での断面図である。 図１の内燃機関の圧縮比可変機構の要部斜視図である。 本発明の第２実施形態を示し、図３に相当する図である。 図４要部断面図であり、（Ａ）は、偏心カムが最大リフト位置にある状態を示し、（Ｂ）は、偏心カムが最小リフト位置にある状態を示す。 本発明の第３実施形態を示し、圧縮比可変機構の駆動機構の要部を示す図である。

符号の説明

１…クランクケース、２…シリンダ、３…シリンダヘッド、５…クランク室、６…クランク軸、10…ピストン、11…シリンダスリーブ、12…ピストンピン、13…コンロッド、14…軸受、26，27…主軸受、31…発電機、32…オイルポンプ、33…オイルポンプ用伝動機構、34…遠心クラッチ、35…一方向クラッチ、36…ギヤ機構、37…多板摩擦式クラッチ、40…歯車変速機、41…メイン軸、41ａ…枢支部、50…クランク軸ホルダ、51，52…ホルダ、53…結合部材、70…駆動機構、71，101…油圧アクチュエータ、75…連結部材、75ａ…結合部、76，77…油圧室、91…電動モータ、94…偏心カム、 Ｐ…動力装置、Ｅ…内燃機関、C1…発進クラッチ、C2…変速クラッチ、Ｍ…変速機、Ｒ…圧縮比可変機構。

Claims (7)

1. シリンダ内で往復運動するピストンがコンロッドを介して連結されるクランク軸と前記クランク軸の回転中心線の位置を変更する圧縮比可変機構とを備える内燃機関と、前記クランク軸に伝達機構を介して連結される入力軸を備える変速機と、を備え、前記クランク軸および前記入力軸が互いに平行な回転中心線を有するように配置される動力装置において、
   前記圧縮比可変機構は、前記クランク軸を回転可能に支持すると共に前記入力軸に揺動可能に支持されるクランク軸ホルダと、前記クランク軸ホルダを揺動させる駆動機構とを備えることを特徴とする動力装置。
2. 前記クランク軸ホルダには、前記クランク軸に設けられるクランク軸油路に潤滑油を供給する油路または前記ピストンに向けて潤滑油を噴射する噴射孔が設けられることを特徴とする請求項１記載の動力装置。
3. 前記油路および前記噴射孔に潤滑油を供給する供給油路と、前記供給油路に潤滑油を吐出するオイルポンプとが、前記クランク軸ホルダに設けられることを特徴とする請求項２記載の動力装置。
4. 前記駆動機構における前記クランク軸ホルダとの結合部は、前記入力軸における前記クランク軸ホルダの枢支部よりも、前記シリンダのシリンダ軸線を含むと共に前記クランク軸の回転中心線に平行な平面の近くに位置することを特徴とする請求項１記載の動力装置。
5. 前記駆動機構は油圧アクチュエータを備え、前記結合部は、前記油圧アクチュエータの作動油の油圧に基づく駆動力を前記クランク軸ホルダに作用させる出力部に設けられることを特徴とする請求項４記載の動力装置。
6. 前記駆動機構は、アクチュエータと、前記アクチュエータにより回転駆動される偏心カムが設けられる回転軸と、前記偏心カムと前記クランク軸ホルダとを連結するリンクとを備え、前記アクチュエータは前記偏心カムの最大リフト位置または最小リフト位置を含む回転範囲で前記クランク軸ホルダを揺動させることを特徴とする請求項４記載の動力装置。
7. 前記クランク軸ホルダには、前記クランク軸と一体回転可能に結合されるロータを有する交流発電機のステータが固定されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の動力装置。

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