JP2006132690A - Stroke characteristics variable engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the stroke characteristics variable engine that can realize the sufficient vibration reduction with high degree of freedom of the link design but without enlarging an engine size. <P>SOLUTION: In the stroke characteristic variable engine having the first link 4 that is connected to a piston 3, the second link 5 that connects to the first link and a crank shaft 6 and the third link 12 that one end is connected to the first link or the second link and another end is supported to the engine body (crank case 7) as movable, it shall have a vibration reduction unit 21 to reduce the vibration resulting from the oscillating movement of the above link. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ストローク特性可変エンジンに関し、特に、ストローク特性可変機構の設計自由度の低下を招かずに振動を低減可能なように構成されたストローク特性可変エンジンに関するものである。   The present invention relates to a variable stroke characteristic engine, and more particularly, to a variable stroke characteristic engine configured to reduce vibration without causing a reduction in design freedom of a variable stroke characteristic mechanism.

ピストンに連結される第１リンクと、第１リンクとクランクシャフトとを連結する第２リンクと、第２リンクに一端が連結され、他端がエキセントリックシャフトを介してエンジン本体に連結される第３リンクとを備える圧縮比可変エンジンが、例えば特許文献１に提案されている。またピストンに連結される第１リンクと、第１リンクとクランクシャフトとを連結する第２リンクと、第１リンクに一端が連結され、他端がエキセントリックシャフトを介してエンジン本体に連結される第３リンクとを備える圧縮比可変エンジンが、例えば特許文献２に提案されている。   A first link connected to the piston, a second link connecting the first link and the crankshaft, and a third link having one end connected to the second link and the other end connected to the engine body via an eccentric shaft. For example, Patent Document 1 proposes a variable compression ratio engine including a link. A first link connected to the piston, a second link connecting the first link and the crankshaft, one end connected to the first link, and the other end connected to the engine body via the eccentric shaft. For example, Patent Document 2 proposes a variable compression ratio engine including three links.

他方、レシプロエンジンには、ピストンの運動に起因する加振力が作用するが、この振動は、クランクシャフトに一体的に設けたカウンタウェイトや気筒配列だけでは低減し難いので、上記のような多リンク型レシプロエンジンにおいて、リンク長やリンク位置（リンクジオメトリ）を最適化することによって振動を低減しようとしたものが、特許文献３に提案されている。
特開平９−２２８８５８号公報 特開２００４−１５０３５３号公報 特開２００１−２２７３６７号公報 On the other hand, the reciprocating engine is subjected to an excitation force due to the piston movement, but this vibration is difficult to reduce by only the counterweight and the cylinder arrangement provided integrally with the crankshaft. Patent Document 3 proposes a link type reciprocating engine that attempts to reduce vibration by optimizing the link length and link position (link geometry).
JP-A-9-228858 JP 2004-150353 A JP 2001-227367 A

しかし実際には、振動を十分に低減し得るリンクの構成を、限られたクランクケースの容積内で実現することは困難であり、振動の低減を優先すると、リンク設計の自由度が大幅に制限される上、エンジンの大型化は避けられない。   However, in practice, it is difficult to realize a link configuration that can sufficiently reduce vibration within the limited crankcase volume. If priority is given to reducing vibration, the degree of freedom in link design is greatly limited. In addition, enlargement of the engine is inevitable.

本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、リンク設計の自由度が高く、且つエンジンの大型化を招かずに十分な振動低減を実現し得るストローク特性可変エンジンを提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to have a high degree of freedom in link design and sufficient vibration without causing an increase in size of the engine. An object of the present invention is to provide a variable stroke characteristic engine capable of realizing reduction.

このような課題を解決するため、本発明の請求項１は、ピストン３に連結される第１リンク４と、該第１リンクとクランクシャフト６とを連結する第２リンク５と、一端が前記第１リンクまたは前記第２リンクに連結され他端がエンジン本体（クランクケース７）に移動可能に支持される第３リンク１２とを備えるストローク特性可変エンジンにおいて、前記各リンクの揺動に起因して発生する振動を低減するための振動低減装置２１を有することを特徴とするものとした。   In order to solve such a problem, claim 1 of the present invention includes a first link 4 connected to the piston 3, a second link 5 connecting the first link and the crankshaft 6, and one end of the first link 4. In a variable stroke characteristic engine having a third link 12 connected to the first link or the second link and having the other end movably supported by the engine main body (crankcase 7), it is caused by the swing of each link. And a vibration reducing device 21 for reducing the vibration generated.

また請求項２は、前記振動低減装置が、前記第３リンクよりもクランクケースの内方側に設けられることを特徴とするものとした。   According to a second aspect of the present invention, the vibration reducing device is provided on an inner side of the crankcase than the third link.

また請求項３は、前記第３リンクの少なくとも一部が、前記振動低減装置の上端面よりも下方に位置することを特徴とするものとした。   According to a third aspect of the present invention, at least a part of the third link is located below the upper end surface of the vibration reducing device.

さらに請求項４は、前記振動低減装置が、前記クランクシャフトの軸心に対して前記第３リンクと反対方向に偏倚した位置に設けられることを特徴とするものとした。   According to a fourth aspect of the present invention, the vibration reducing device is provided at a position deviated in the direction opposite to the third link with respect to the axis of the crankshaft.

このような本発明の請求項１によれば、ストローク特性可変機構におけるリンクの重量やジオメトリをさほど重要視せずに設定してもストローク特性可変機構の作動に起因する振動を振動低減装置によって低減し得るので、ストローク特性可変機構の設計自由度を大幅に向上させ、エンジンの大型化を回避する上に多大な効果を奏することができる。   According to such a first aspect of the present invention, even if the weight and geometry of the link in the variable stroke characteristic mechanism are set with less importance, vibration caused by the operation of the variable stroke characteristic mechanism is reduced by the vibration reducing device. Therefore, the degree of freedom in designing the stroke characteristic variable mechanism can be greatly improved, and a great effect can be achieved in avoiding the enlargement of the engine.

また請求項２によれば、第３リンクの内方のスペースを有効活用し得るので、多リンク型ストローク特性可変機構に振動低減装置を組み合わせた上でのエンジンの大型化を回避することができる。   According to the second aspect of the present invention, the inner space of the third link can be effectively utilized, so that the enlargement of the engine can be avoided when the vibration reducing device is combined with the multi-link type stroke characteristic variable mechanism. .

また請求項３によれば、振動低減装置と、振動低減装置に対向するクランクケースとの間のスペースに第３リンクを配置することができるので、エンジンの大型化を回避することができる。   According to the third aspect of the present invention, the third link can be disposed in the space between the vibration reducing device and the crankcase facing the vibration reducing device, so that an increase in the size of the engine can be avoided.

さらに請求項４によれば、第３リンクと反対側のスペースを有効活用し得るので、振動低減装置と第３リンクとの干渉を避けつつエンジンの大型化を回避することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the space on the opposite side to the third link can be effectively used, the enlargement of the engine can be avoided while avoiding interference between the vibration reducing device and the third link.

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明が適用されたストローク特性可変エンジンの概略構成図である。このエンジン１のシリンダ２に摺合したピストン３は、第１リンク４及び第２リンク５の２つのリンクを介してクランクシャフト６に連結されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a variable stroke characteristic engine to which the present invention is applied. The piston 3 slidably engaged with the cylinder 2 of the engine 1 is connected to the crankshaft 6 through two links, a first link 4 and a second link 5.

クランクシャフト６は、基本的に通常の定ストロークエンジンと同様の構成であり、クランクケース７に支持されたクランクジャーナル８（クランクシャフトの回転中心）から偏心したクランクピン９により、シーソー式に揺動する第２リンク５の中間部を支持している。そして第２リンク５の一端５ａに、ピストンピン１０に小端部４ａが連結された第１リンク４の大端部４ｂが連結されている。   The crankshaft 6 basically has the same configuration as a normal constant stroke engine, and swings in a seesaw manner by a crankpin 9 eccentric from a crank journal 8 (crankshaft rotation center) supported by a crankcase 7. The intermediate portion of the second link 5 is supported. The large end portion 4b of the first link 4 having the small end portion 4a connected to the piston pin 10 is connected to one end 5a of the second link 5.

第２リンク５の他端５ｂには、通常のエンジンにおけるピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドと同一構成の第３リンク１２の小端部１２ａがピン結合されている。そして第３リンク１２の大端部１２ｂは、クランクケース７に回動自在に支持されたエキセントリックシャフト１３の偏心部１３ａに、２つ割の軸受け１４をもって連結されている。   The other end 5b of the second link 5 is pin-coupled with a small end portion 12a of the third link 12 having the same configuration as a connecting rod for connecting a piston and a crankshaft in a normal engine. The large end portion 12 b of the third link 12 is connected to the eccentric portion 13 a of the eccentric shaft 13 that is rotatably supported by the crankcase 7 with a split bearing 14.

エキセントリックシャフト１３は、クランクケース７の外方へ突出した軸端に設けられたストローク特性可変制御アクチュエータ（図示せず）により、エンジン１の運転状態に応じてその回動角が連続的に制御され、且つ任意の角度で保持されるようになっている。   The rotational angle of the eccentric shaft 13 is continuously controlled according to the operating state of the engine 1 by a stroke characteristic variable control actuator (not shown) provided at the shaft end protruding outward of the crankcase 7. And at an arbitrary angle.

このエンジン１によると、エキセントリックシャフト１３を回動させることにより、第３リンク１２の大端部１２ｂの位置が、図１、２に示した位置と図３、４に示した位置との間で変化し、クランクシャフト６の回転に伴う第２リンク５の揺動角度が変化する。この第２リンク５の揺動角度の変化に応じてシリンダ２内でのピストン３のストローク範囲、即ち、ピストン３の上死点位置及び下死点位置が、図２に符号Ａで示す範囲と図４に符号Ｂで示す範囲との間で連続的に変化することとなる。これにより、圧縮比及び排気量を連続的に変化させるストローク特性可変機能がもたらされる。   According to this engine 1, by rotating the eccentric shaft 13, the position of the large end 12b of the third link 12 is between the position shown in FIGS. 1 and 2 and the position shown in FIGS. As a result, the swing angle of the second link 5 changes as the crankshaft 6 rotates. The stroke range of the piston 3 in the cylinder 2, that is, the top dead center position and the bottom dead center position of the piston 3 in accordance with the change of the swing angle of the second link 5, is the range indicated by the symbol A in FIG. It will change continuously between the range shown by the code | symbol B in FIG. This provides a stroke characteristic variable function that continuously changes the compression ratio and the exhaust amount.

このエンジン１のクランクケース７の下方には、上記したリンク機構の作動に起因して発生する振動を相殺するための振動低減装置が設けられている。   Below the crankcase 7 of the engine 1 is provided a vibration reducing device for canceling vibrations generated due to the operation of the link mechanism described above.

振動低減装置２１は、一対のバランサシャフト２２ａ・２２ｂと、これらバランサシャフト２２ａ・２２ｂを支持、受容する２つ割のアッパケーシング２３ａ及びロワケーシング２３ｂとを備えている。一対のバランサシャフト２２ａ・２２ｂ同士は、各バランサシャフト２２ａ・２２ｂに一体的に設けられた同一径の連動ギア２４ａ・２４ｂ同士の噛合で互いに連結されると共に、一方のバランサシャフト２４ｂに設けられたドリブンギア２５がクランクシャフト６に設けられたドライブギヤ２６と噛合しており、クランクシャフト６の駆動力が伝達されて各バランサシャフト２２ａ・２２ｂがクランクシャフト６の２倍の回転速度で互いに逆方向に回転するようになっている。なお、クランクシャフト６とバランサシャフト２２ａ・２２ｂとの間の連動機構は、チェーン／スプロケット機構を用いても良い。   The vibration reducing device 21 includes a pair of balancer shafts 22a and 22b, and a split upper casing 23a and a lower casing 23b that support and receive the balancer shafts 22a and 22b. The pair of balancer shafts 22a and 22b are connected to each other by meshing of the interlocking gears 24a and 24b having the same diameter provided integrally with the balancer shafts 22a and 22b, and provided to one balancer shaft 24b. The driven gear 25 is meshed with a drive gear 26 provided on the crankshaft 6, and the driving force of the crankshaft 6 is transmitted so that the balancer shafts 22 a and 22 b are opposite to each other at twice the rotational speed of the crankshaft 6. It is designed to rotate. A chain / sprocket mechanism may be used as the interlocking mechanism between the crankshaft 6 and the balancer shafts 22a and 22b.

各バランサシャフト２２ａ・２２ｂの外周部には、リンク機構の運動で発生するアンバランス量と釣り合わせるための所定の位相及び所定の慣性質量のバランサウェイト２７ａ・２７ｂが設けられている。   Balancer weights 27a and 27b having a predetermined phase and a predetermined inertial mass are provided on the outer peripheral portions of the balancer shafts 22a and 22b to balance the unbalance amount generated by the movement of the link mechanism.

振動低減装置２１は、クランクケース７に支持されてクランクケース７内に延在するエキセントリックシャフト１３に連結された第３リンク１２の大端部１２ｂとクランクケースの内方側で隣合う位置に配設されている。   The vibration reducing device 21 is arranged at a position adjacent to the large end portion 12b of the third link 12 supported by the crankcase 7 and connected to the eccentric shaft 13 extending into the crankcase 7 on the inner side of the crankcase. It is installed.

またエキセントリックシャフト１３の静止軸心１３ｂは、振動低減装置２１のアッパハウジング２２ａの上端面よりも下方に位置しており、しかもエキセントリックシャフト１３の偏心部１３ａの移動範囲は、アッパハウジング２２ａの側壁と対向する位置に定められている。つまり、エキセントリックシャフト１３に連結された第３リンク１２の大端部１２ｂは、振動低減装置２１の上端面よりも下方に位置している。   The stationary shaft 13b of the eccentric shaft 13 is located below the upper end surface of the upper housing 22a of the vibration reducing device 21, and the movement range of the eccentric portion 13a of the eccentric shaft 13 is the same as that of the side wall of the upper housing 22a. It is determined at the opposite position. That is, the large end portion 12 b of the third link 12 connected to the eccentric shaft 13 is positioned below the upper end surface of the vibration reducing device 21.

さらにクランクシャフト６の軸心、つまりクランクジャーナル８の中心軸に対して第３リンク１２がシリンダ列に直交する向きの一方へ偏倚した位置に配設されているのに対し、振動低減装置２１の大部分は、その反対側へ偏倚した位置に配設されている。   Further, the third link 12 is disposed at a position that is biased in the direction orthogonal to the cylinder row with respect to the axis of the crankshaft 6, that is, the center axis of the crank journal 8. Most of them are arranged at a position biased to the opposite side.

このようなレイアウトにより、多リンク型ストローク特性可変機構に振動低減装置を組み合わせた上でのエンジンのクランクケースの大型化を回避している。   With such a layout, an increase in the size of the crankcase of the engine when the vibration reducing device is combined with the multi-link type stroke characteristic variable mechanism is avoided.

以上、詳述した通り、本発明は、複数のリンクのジオメトリを変化させてピストンストロークを変化させ、これによって圧縮比および排気量の少なくともいずれか一方を変更可能なエンジンに等しく適用可能であり、特許文献２に提案されているような、第１リンクにおける第２リンクとの連結部近傍に第３リンクの一端を連結した形式のエンジンにも適用可能である。   As described above in detail, the present invention is equally applicable to an engine in which the piston stroke is changed by changing the geometry of a plurality of links, thereby changing at least one of the compression ratio and the displacement. The invention can also be applied to an engine of a type in which one end of the third link is connected in the vicinity of the connecting portion of the first link with the second link as proposed in Patent Document 2.

本発明が適用されたエンジンの高圧縮比状態でのピストン上死点位置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the piston top dead center position in the high compression ratio state of the engine to which this invention was applied. 本発明が適用されたエンジンの高圧縮比状態でのピストン下死点位置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the piston bottom dead center position in the high compression ratio state of the engine to which this invention was applied. 本発明が適用されたエンジンの低圧縮比状態でのピストン上死点位置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the piston top dead center position in the low compression ratio state of the engine to which this invention was applied. 本発明が適用されたエンジンの低圧縮比状態でのピストン下死点位置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the piston bottom dead center position in the low compression ratio state of the engine to which this invention was applied.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
３ ピストン
４ 第１リンク
５ 第２リンク
６ クランクシャフト
７ クランクケース
１２ 第３リンク
１２ｂ 大端部
２１ 振動低減装置 1 Engine 3 Piston 4 First Link 5 Second Link 6 Crankshaft 7 Crankcase 12 Third Link 12b Large End 21 Vibration Reduction Device

Claims (4)

ピストンに連結される第１リンクと、該第１リンクとクランクシャフトとを連結する第２リンクと、一端が前記第１リンクまたは前記第２リンクに連結され他端がエンジン本体に移動可能に支持される第３リンクとを備えるストローク特性可変エンジンであって、
前記各リンクの揺動に起因して発生する振動を低減するための振動低減装置を有することを特徴とするストローク特性可変エンジン。 A first link connected to the piston, a second link connecting the first link and the crankshaft, one end connected to the first link or the second link, and the other end supported to be movable to the engine body A variable stroke characteristic engine comprising a third link,
A variable stroke characteristic engine having a vibration reducing device for reducing vibration generated due to the swing of each link. 前記振動低減装置が、前記第３リンクよりもクランクケースの内方側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のストローク特性可変エンジン。   2. The variable stroke characteristic engine according to claim 1, wherein the vibration reducing device is provided on an inner side of the crankcase with respect to the third link. 前記第３リンクの少なくとも一部が、前記振動低減装置の上端面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１若しくは２に記載のストローク特性可変エンジン。   3. The variable stroke characteristic engine according to claim 1, wherein at least a part of the third link is positioned below an upper end surface of the vibration reducing device. 前記振動低減装置が、前記クランクシャフトの軸心に対して前記第３リンクと反対方向に偏倚した位置に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のストローク特性可変エンジン。   4. The variable stroke characteristic engine according to claim 1, wherein the vibration reducing device is provided at a position deviated in a direction opposite to the third link with respect to an axis of the crankshaft. 5.
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