JP2017106428A - 二分割コンロッドｌ形ヨーク式行程容積連続可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二分割し揺動自在に連結したコンロッドの、クランク側の動きを規制するアームの揺動軸芯位置を変えストロークを連続可変するものがあるが、コンロッド連結軸振れ幅がクランクピン回転直径並となりピストン側圧大で、上死点位相もストローク変化により大きく変化しＶＶＴが必須で、クランク側コンロッドがシリンダ直角方向に長く延長され往復運動部重量の大幅増加を招いていた。【解決手段】二分割しクランク軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に可変制御アームの揺動軸芯位置を二次元的に可変制御する。【選択図】図１−１

Description

本発明は、自動車等のエンジンにおいてピストン側圧を大幅低減でき低メカロスにて行程容積を連続可変するもので、併せて圧縮比も行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変できる装置に関するものである。

出力に対し、内燃機関の行程容積及び圧縮比は、熱効率、ポンピングロスを決定づける主な要因であり、負荷や回転数等に応じて行程容積、圧縮比を連続自在に選択できれば、広運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減を図れる。
斜板（斜軸）にてピストン往復運動をクランク軸回転運動に変換し、斜板（斜軸）の傾斜角及びクランク軸方向位置を変え、行程容積及び圧縮比を可変する特許文献ＵＳ特許４４３３５９６号、特開２００４−２４５０９２号等があるが、ピストン往復運動の力を出力軸の回転力に変換する部分でのメカロスが大きく、しかも高回転化が困難な構造であり、クランク軸方向にシリンダ、シリンダヘッド等が順に配置され軸方向エンジン長が長くなる為に、車体左右方向にクランク軸、変速機を配置することが困難故に前後方向に配置することになるが、変速機部分の運転室への張り出しが多くなり運転席、助手席の邪魔となる欠点があり、従来の単クランク機構を採用したエンジンの加工設備を大幅に変更する必要もあって実用化に至っていないのが現状である。

単クランク機構を応用すれば従来の加工設備を利用できると共に、エンジンレイアウトも似たものとなり従来の車体に搭載し易く実用化への障壁が小さくなる。
コンロッドを二分割し主にクランク側の動きをアームにて規制し、アームの揺動軸位置を可変したり、揺動軸をクランクの１／２回転にて円運動させることで、圧縮比可変やクランク一回転毎にストロークを可変する所謂アトキンソンサイクルを実現するもの等が数多く提案されている。
その中にシリンダ芯軸とクランクジャーナル軸を通る芯軸への垂線の内側の第二象限に、クランク側コンロッドの動きを規制するアームの揺動軸芯を設けたことを特徴とする特許文献特開２００３−１２９８１７号、特開２００３−２０１８７５号があり、揺動軸芯位置を一次元的又は二次元的可変することでピストンストロークを連続可変可能とし、併せて圧縮比も行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変できるものが提案されている。

特許文献特開２００３−１２９８１７号、特開２００３−２０１８７５号では、第二象限内にアームの揺動軸芯と共に揺動先端軸を設けており先端軸の軌跡がピストンストロークを決定づけている。アームの揺動軸芯を揺動先端軸に対し反対側の第四象限に設けても揺動先端軸の揺動軌跡を似た位置及び軌跡にすれば同様のピストンストロークにできるものであるが、二分割コンロッド連結軸のシリンダ直角方向の振れはクランクピン回転直径並となる。ピストンストロークに対しクランクピン回転直径を多少は小さくできるので、従来の単クランク機構よりピストン側圧は低減できるが大幅に低減できるものでは無い。
又、クランク側コンロッドがシリンダ直角方向に長く延長されており、往復運動部重量の増加を招き振動増加、強度低下の原因になると共に、クランク側コンロッドの往復運動方向がクランクケース割面つまりはクランクジャーナルメタル軸受の割面となるので、軸受の強度、潤滑面で問題がある。
最も大きな問題点はピストンストロークの上死点位相がストローク変化に伴い大きく変化することで、バルブタイミングを合わせる為にＶＶＴが必須となり、バルブタイミングをも可変するとなると位相可変幅の大きなＶＶＴの採用が必要となる。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたもので、二分割しクランク軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に制御アームの揺動軸芯位置を一次元的又は二次元的に可変制御することで行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変できるもので、広運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減を図れると共に、ピストン側圧を大幅低減でき低メカロスで、ストローク可変時の上死点位相変化が少なく位相合わせの為のＶＶＴも不必要となり、往復運動部重量の増加をも少なく抑えられる行程容積連続可変装置を提供するものである。

前述の課題を解決する為の請求項１の発明は、二分割しクランク軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に制御アームの揺動軸芯位置を一次元的に可変制御する行程容積連続可変装置とすることを特徴とする。
特許文献特開２００３−１２９８１７号、特開２００３−２０１８７５号の様な従来の二分割コンロッド行程容積可変機構は、アーム先端部位置がコンロッド連結軸よりピストン側にあるのでストローク時にシリンダスカート部との接触を防ぐ必要がありピストン側コンロッドが長くなってしまう欠点があり、クランク側コンロッドもシリンダ芯軸に対し直角方向に長く延長されるので重量増加による振動増加及び強度低下と共にエンジンブロックの増大を招いていた。
又、ピストンストロークに対しクランクピン回転直径を多少は小さくできる機構ではあるが、コンロッド連結軸のシリンダ芯軸に対する直角方向の振れ幅がクランクピン回転直径並となるので、従来の単クランク機構よりはピストンスラップによる側圧を低減できているが大幅に低減できるものでは無く、クランク側コンロッドの往復運動方向がクランクケース割面つまりはクランクジャーナルメタル軸受の割面となるのは、軸受の強度、潤滑面で問題がある。
最も大きな問題点はピストンストロークの上死点位相がストローク変化に伴い大きく変化することで、バルブタイミングを合わせる為にＶＶＴが必須となり、バルブタイミングをも可変するとなると位相可変幅の大きなＶＶＴの採用が必要となる。
本発明の様に、コンロッドを二分割しクランク軸直角方向に揺動自在に連結、クランク側の動きを可変制御アームにて規制し、アームの揺動軸芯位置を一次元的に可変することでピストンストロークを連続可変するものにおいて、コンロッド連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点にアーム連結軸芯を設けた（クランクピン軸芯とアーム連結軸芯を結ぶ線に対しアーム連結軸芯から略直角に延長した位置にコンロッド連結軸芯を設け軸芯三ヵ所をＬ形に配置した）Ｌ形ヨークとし、アーム連結軸をアームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にしたことで、コンロッド連結軸がアーム連結軸の円弧状軌跡上をアーム連結軸に対しコンロッド連結軸が揺動する形で軌跡を描きストロークするので、シリンダ芯軸に対し直角方向の振れが極小さく抑えられピストンスラップによる側圧を大幅に低減でき低メカロスとなる。
又、アーム連結軸の上死点時シリンダ芯軸に対する直角方向位置は、ストローク量に合せた圧縮比に設定する為に多少ずらすことになるが変位量は小さいので、ストローク量による上死点時のクランク位相変化は少なく数度程度に収まるので、タイミング合わせのＶＶＴは不要となる。
又、上死点付近ではクランクピン軸とシリンダスカート部の間にアーム連結軸が挟まれる形になるので、クランクジャーナル軸に対するシリンダヘッド合せ面の高さは単クランク機構よりその分高くなるが、単クランク機構のクランクピン回転半径がストロークの１／２であるのに対し、最大ストローク時の１／３〜１／４程度にできるのであまり高くならず、アーム連結軸に対するコンロッド連結軸位置はシリンダヘッド合せ面側に揺動傾斜した状態となり、下死点側でもコンロッド連結軸位置がクランクピン回転半径までは下がらないのでコンロッド長を単クランク機構より短くでき強度、重量面で特許文献例より有利にできる。
尚、本実施例図は可変制御アームの揺動軸芯位置を二次元的に可変するものであり、一次元的に可変する場合はアーム連結軸のシリンダ芯軸直角方向を規制するアーム（二次元的に可変する場合の圧縮比可変アーム）のシャフトを偏芯軸とせず位置固定軸とすれば良いが、軸芯位置及びアーム長は各ストローク時の設定圧縮比にできる位置とする必要があり、本実施例諸元では軸芯位置をアーム連結軸側に配置することになるが、アーム以外でアーム連結軸位置を規制する方法として、可変制御アーム揺動軸を軸方向に延長しガイドにて各ストローク時の設定圧縮比にできる軌跡にてスライドさせる方法もある。

又、請求項２の発明は、請求項１の発明において、可変制御アームの揺動軸芯位置を二次元的に可変制御することを特徴とする。
可変制御アームの揺動軸芯位置を線状（一次元的）に位置可変するのでは無く、面状（二次元的）に可変可能とすることにより、全ストローク範囲で圧縮比を随時任意に連続無段階可変できるものであり、最少ストローク（最少行程容積）側の低負荷、低回転領域で高圧縮比とし燃焼効率の向上を図ったり、最大ストローク（最大行程容積）側の高負荷、低回転領域でノッキング防止の為に低圧縮比とすること等が瞬時に無段階可変できると共に、圧縮比可変幅も自在に大きくとれるので、一基のエンジンにて過給ガソリンエンジンの圧縮比からディーゼルエンジンの圧縮比まで随時任意に連続無段階可変できることになる。

又、請求項３の発明は、請求項１の発明において、可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで位置決め固定可能とし、アーム先端部の両方又は片方を偏芯軸にて軸支し偏芯軸の位相を変えることで、揺動軸の位置を一次元的又は二次元的に可変可能とすることを特徴とする。
可変制御アームの揺動軸を位置可変にて軸支する方法としては、特許文献特開２００３−１２９８１７号、特開２００３−２０１８７５号の様に送りネジシャフト端にて揺動軸を軸支し送りネジにて一次元的に位置を変えるか、送りネジシャフトの位相も可変として二次元的に可変可能にする方法もあるが、気筒毎に送りネジ、ギヤ類を設ける必要がありコスト、アライメント精度面で不利であり、位相可変時は機構を保持するケースをも含めたイナーシャによる応答速度の低下が問題となる。
本発明の様に、可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで、両アーム先端軸との三点支持にて確実に軸支でき、各気筒の可変制御アームの揺動軸位置可変を一次元的に可変する場合一つの送りネジ機構にて可変でき、二次元的に可変する場合でも二つの送りネジ機構にて可変できるので、コスト、アライメント精度面で優れ、可変機構のイナーシャも小さく抑えられ応答速度を速くできると共に、機構をクランクケース内に収められるので液封も容易である。
尚、揺動軸を安定、確実に保持する為に、揺動軸と両アーム先端軸で形成される三角形は全可変ストローク（行程容積）範囲に於いて三角形を維持すると共に、揺動軸芯点の内角は０°、１８０°から遠ざけた角度にする必要がある。
又、揺動軸位置可変を二次元的に可変する場合可変制御アームの揺動軸を主にシリンダ芯軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構で行程容積が可変され、シリンダ芯軸直角方向に変位させるアーム側の送りネジ機構で圧縮比が可変されるので、決められた圧縮比にて行程容積を正確に可変する場合は両方の送りネジ機構を協調して働かせる必要があるが、圧縮比のみを可変する時に行程容積が多少変化しても良ければ直角方向に変位させるアーム側の送りネジ機構のみ働かせれば良い。

又、請求項４の発明は、請求項１の発明において、最少、最大ストロークに於けるコンロッド連結軸芯ストローク軌跡のシリンダ芯軸直角方向最大振れ幅の略中央にシリンダ芯軸を配置することを特徴とする。
特許文献特開２００３−１２９８１７号、特開２００３−２０１８７５号の様な実施形態では、シリンダ芯軸に対するピストン側コンロッドの揺動傾斜角を上死点側で小さくなるレイアウトにすると下死点側で大きな揺動傾斜角になってしまう。
本発明の様な実施形態に於いては、全ストローク範囲で上、下死点時のクランクピン位相が略同じとなり、コンロッド連結軸のシリンダ芯軸直角方向位置はＬ形ヨークの傾斜角の差分が主で略同位置に集中し、最少、最大ストロークに於けるコンロッド連結軸芯ストローク軌跡のシリンダ芯軸直角方向最大振れ幅の中央付近となる。
故にシリンダ芯軸を略中央に配置することにより、全ストローク範囲に於いて上、下死点共にシリンダ芯軸に対するピストン側コンロッドの揺動傾斜角を小さく抑えることができる。但し、エンジンの使用特性により、より多く使用するストロークに有利な位置にシリンダ芯軸を配置すべきで本実施形態では最少ストローク側を重視し最少ストローク側に少しずらした位置としている。

又、請求項５の発明は、請求項１の発明において、可変制御アームの揺動軸を軸支するアームの先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量の大きな側のジャーナル軸とクランクジャーナル軸の軸芯を結ぶ面をクランクケース合せ面とすることを特徴とする。
可変制御アーム連結軸の軌跡をクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状に変化させる為に、可変制御アームの揺動軸を主にシリンダ芯軸方向に変位させるアーム側の先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量は大きくなるので、ジャーナル軸径より偏芯軸部が径方向に突出しクランクシャフトの様にジャーナル軸芯を割面上に配置しないと組立ができない。
故にクランクジャーナル軸と偏芯軸の偏芯量の大きな側のジャーナル軸の軸芯を結ぶ面をクランクケース合せ面とすることでクランクケースへの組付けを可能とし、主にシリンダ芯軸直角方向に変位させるアーム側の先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量は小さいので、ジャーナル軸径内に偏芯軸を収めクランクケース側面からの挿入組付けを可能とし、割面の無い所への配置を可能にすることでケース合せ面を省きケース点数を少なくするものである。

又、請求項６の発明は、請求項５の発明において、クランクケース合せ面に対し、シリンダと行程容積及び圧縮比可変送りネジと制御モータの軸を同じ側に略直角に設けたことを特徴とする。
クランクケース合せ面に対し、シリンダ及び制御モータ取付面を平行に、それらの関係部品を組付ける穴類を直角に設けることにより加工を容易にできると共に、クランクケース、シリンダ及びその上部にシリンダ芯軸直角方向に広がって配置される、シリンダヘッド及び排気又は吸気関係部品等にコの字状に囲まれる空間に制御モータ類を配置でき、シリンダ芯軸直角方向へ突出すること無く制御モータ類がエンジンプロフィル内にコンパクトに収まり、車体搭載時に他との緩衝が避けられ小型車への搭載が可能となる。

又、請求項７の発明は、請求項１の発明において、Ｌ形ヨークとヨークキャップの合せ面を、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線の直角な面よりコンロッド連結軸側に傾けたことを特徴とする。
クランク回転時にヨークキャップ固定ボルトの締付ボス部と可変制御アームの揺動軸受ボス部との緩衝を避ける為にアーム長を長く延長せずに済むので揺動部重量を軽くでき振動軽減できると共に、エンジンブロックもその分コンパクトとなる。
又、Ｌ形ヨークもコンロッド連結軸とクランクピン穴間をボルト締結にて剛性、強度を確保できるので、合せ面をクランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線に直角な方向にするより軽くでき振動軽減となる。

又、請求項８の発明は、請求項１の発明において、コンロッドとコンロッド連結軸及び可変制御アームと可変制御アーム連結軸とを圧入固定し、Ｌ形ヨークの両側軸受穴にて各軸を回転自在に軸支することを特徴とする。
ピストン側コンロッド大端穴部及び可変制御アーム揺動先端穴部の両側のＬ形ヨーク穴と各連結軸とを圧入し、連結軸とコンロッド大端穴及びアーム揺動先端穴とを揺動自在に軸支した方がＬ形ヨークの特に連結軸方向の剛性、強度は向上するが、二分割コンロッドにした場合の負荷は主にクランク軸に直角な面状にかかり連結軸の軸方向には殆どかからない。各ピストンにて発生したトルクを変速機側に伝えるのはクランクシャフトなのでその剛性、強度の向上を図る必要があり、各連結軸の幅はできる限り狭くした方がクランクシャフトのカウンタウエイト部の幅を広くできる。
一方圧入部強度（抜け及び回転トルク強度）は軸径に対し一定の割合以上を確保しないと圧入部締付圧が確保できず低下するので圧入部を両側二ヵ所にすると圧入幅を広くしないと同等の圧入強度にならず不安定なものとなる。そこで、圧入部をピストン側コンロッド大端穴部及び可変制御アーム揺動先端穴部の一ヵ所としＬ形ヨークの両側二ヵ所の穴を揺動軸受とすることで軸方向幅を狭くカウンタウエイト部の幅を広くしクランクシャフトの剛性、強度の向上を図るものである。

本発明により、二分割したコンロッドのクランク側をアームにて動きを規制し、アームの揺動軸芯位置を一次元的又は二次元的可変することでピストンストロークを連続可変可能とし、併せて圧縮比もストロークに合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変するものにおいて、ピストン側圧を大幅低減でき低メカロスで、ストローク可変時の上死点位相変化が少なく位相合わせの為のＶＶＴも不必要となり、往復運動部重量の増加をも少なく抑えられ、単クランク機構を応用したものゆえ従来の加工設備を利用できると共に、エンジンレイアウトも似たものとなり従来の車体に搭載し易い自動車用エンジンに適した行程容積連続可変装置を提供できる。
しかも、行程容積、圧縮比の可変機構の一部に非可逆伝達機構を設けており無電力で行程容積、圧縮比を一定保持できるので電力消費を抑え燃料消費を低減できる。

以下図面にて、本発明による行程容積連続可変装置の実施形態を詳細説明する。本発明による行程容積連続可変装置は自動車等に搭載される各種ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンを用いた動力装置に適用可能である。

二分割しクランク軸方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に制御アームの揺動軸芯位置を一次元的又は二次元的に可変制御することで、行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変するもので、クランク機構１０、行程容積可変機構２０、行程容積制御機構３０、圧縮比可変機構４０、圧縮比制御機構５０を含む。

クランク機構１０は、四気筒１８０°位相クランクのクランクシャフト１５がアッパ、ロアクランクケース２、３に半割のジャーナルメタル軸受１５−１によりジャーナル軸１５ｂにて回転自在に軸支され、クランクケースのジャーナル軸受部両側側面とカウンタウエイト部１５ｗ及び変速機係合ボス部１５ｃの側面間に、半割シム１５−２を挿入し厚さを調整することで適正隙間にて軸方向固定されており、反対側のクランクシャフト段付軸に、カムシャフト、オイルポンプに動力を伝達するカムシャフトドライブスプロケット１５ｄ、オイルポンプドライブスプロケット１５ｅが設けられており、図１−１、２に於いて反時計回りに回転する。クランクピン軸１５ａには二分割しクランク軸に直角な方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、コンロッド連結軸１２−１、クランクピン軸の芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸１３−４の芯を配置し軸芯三ヵ所をＬ形に配置したＬ形ヨーク１３とし、半割のヨークメタル軸受１３−２、ヨークキャップ１３−１をボルト１３−３にてヨークに締結することでクランクピン穴を形成し、ヨークを回転自在に軸支している。尚、ヨークとヨークキャップの合せ面は、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線に直角な面よりコンロッド連結軸側に傾け、クランク回転時にヨークキャップ固定ボルトの締付ボス部と可変制御アーム１４の揺動軸受ボス部との緩衝を避けると共に、コンロッド連結軸とクランクピン穴間をボルト締結にて剛性、強度を確保し、合せ面をクランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線に直角な方向にするよりヨークを軽くでき振動軽減している。
又、可変制御アームのアーム部も連結軸と揺動軸の穴芯を結ぶ線に対しヨークのクランクピンボス部を逃げる側にずらすことで、ヨークのクランクピン穴と可変制御アーム連結軸間スパンを短くし軽量化を図ると共に、可変制御アームのアーム長も短くしエンジンブロックもその分コンパクトにしている。
本実施例では、Ｌ形ヨークのクランクピン穴と可変制御アーム連結軸間スパンを略クランクピン回転直径としているが、短くすれば軽くなり強度、振動面で有利となるがストローク増加比（最大ストローク／最少ストローク）が小さくなると共に揺動角が大きくなる。スパンを長くすれば重くなり強度、振動面で不利だがストローク増加比を大きくでき、クランクピン回転直径の二割増し程度のスパンにすれば増加比を２程度まで上げることが可能なので、エンジンの使用特性に合わせてスパンを選定すれば良い。又本実施例では、可変制御アーム連結軸とコンロッド連結軸間スパンも略クランクピン回転直径としているが、長さに比例してストローク量が変わるので強度上問題の無い範囲内でヨークのこのスパンを変えるだけで行程容積の違うエンジンにできる利点を有する。その場合コンロッド連結軸のシリンダ芯軸Ｙ（以下Ｙ軸）直角方向の軌跡をＹ軸に対し最少、最大ストローク時の振れを均等に近づけることで最大ピストン側圧を小さく抑える為に可変制御アームの長さを変えて調整する方法がある。
（図１−１〜３参照）

ピストン１１がクランクケース合せ面（Ｘ軸）に対しＹ軸を直角に配置したシリンダ１にストローク自在に挿入され、ピストンピン１１−１及びコンロッド連結軸にてクランク軸に直角な方向に揺動自在にヨークに軸支したピストン側のコンロッド１２と、クランクピン軸に回転自在に軸支したヨークの可変制御アーム連結軸の動きを規制する可変制御アームを、可変制御アーム揺動軸１６にて軸支し揺動させることで、可変制御アーム連結軸を主にＹ軸方向に円弧状に揺動させＸ軸方向を規制しピストン往復運動をクランク回転運動に変換するもので、可変制御アーム揺動軸の位置を一次元的又は二次元的（本実施例図）に変えることで、アーム連結軸軌跡がクランクジャーナル軸芯を通りＹ軸に略平行な線Ｙ´（以下Ｙ´線）に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で放射状に位置、角度が変わる様にし、ストローク及び圧縮比を可変可能とすることで、アーム連結軸の円弧状軌跡上をアーム連結軸に対しコンロッド連結軸が揺動する形で軌跡を描きストロークするので、Ｘ軸方向の振れが極小さく抑えられピストンスラップによる側圧を大幅に低減でき低メカロスとなり、更には、最少、最大ストロークに於けるコンロッド連結軸芯揺動軌跡のＸ軸方向最大振れ幅の略中央にＹ軸を配置することで、全ストローク範囲に於いて上、下死点共にＹ軸に対するピストン側コンロッドの揺動傾斜角を小さく抑えることができている。
又、アーム連結軸の上死点時Ｘ軸方向位置は、ストローク量に合せた圧縮比に設定する為に多少ずらすことになるが変位量は小さいので、ストローク量による上死点時のクランク位相変化は少なく数度程度に収まるので、タイミング合わせのＶＶＴは不要となる。（図１−９参照）
本実施例では、コンロッドとコンロッド連結軸及び可変制御アームと可変制御アーム連結軸とを圧入固定し、Ｌ形ヨークの両側軸受穴にて各軸を回転自在に軸支し、各連結軸の幅をできる限り狭くし、クランクシャフトのカウンタウエイト部の幅を広くとると共に、ストロークに対するクランクピン半径が小さくなるのでクランクピン軸とジャーナル軸の断面重なりを大きくできることでクランクシャフトの剛性、強度の向上を図っており、Ｌ形ヨークの両側軸受穴にはクランクピン穴部より連通するオイル穴にて供給されるオイルにて揺動軸受部が潤滑される構造としている。
又、可変制御アーム揺動軸も可変制御アームに圧入固定されており、揺動軸を位置決め固定可能とすると共に、アーム先端部を偏芯軸にて軸支し偏芯軸の位相を変えることで位置を可変する二本のアームの軸受穴にて揺動軸及び可変制御アームを揺動自在に軸支している。（図１−１〜３参照）

行程容積可変機構２０は、Ｌ形ヨークの動きを規制する可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで位置決め固定可能とし、アーム先端部を偏芯軸にて軸支し偏芯軸の位相を変えることで揺動軸の位置を可変可能とする機構に於いて、アーム先端部に偏芯軸芯を合せ面としたキャップ２１−１をノックピン２１−２にて位置決めしボルト２１−３にて締結することで軸受穴を形成した行程容積可変アーム２１を、偏芯量を大きく形成した行程容積可変シャフト２２の偏芯軸部２２ａにて揺動自在に、偏芯軸両側鍔部にて軸方向固定にて軸支し、シャフトの位相を変えることで主に揺動軸をＹ軸方向に変位させることでストローク（行程容積）を変えるものである。
尚、偏芯軸の偏芯量の多い行程容積可変シャフトはジャーナル軸径より偏芯軸部が径方向に突出し、クランクシャフトの様にジャーナル軸芯をケース割面上に配置しないと組立ができないので、行程容積可変シャフトのジャーナル軸芯とクランクシャフトのジャーナル軸芯を結ぶ面をクランクケース合せ面とし、揺動軸を主にＸ軸方向に変位させる圧縮比可変アーム４１の先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量は小さいので、ジャーナル軸径内に偏芯軸を収めクランクケース側面からの挿入組付けを可能とし、割面の無い所への配置を可能にすることでケース合せ面を省きケース点数を少なくしている。
又、行程容積可変シャフトが合せ面上に配置されることによりジャーナル軸径より径方向に突出するピニオンギヤ部２２ｂを軸方向中央付近のジャーナル軸受間に配置でき、行程容積制御モータ３１及び圧縮比制御モータ５１を軸方向に並べて配置することを可能にしている。尚、ピニオンギヤ部側面部をクランクケースの行程容積可変シャフトジャーナル軸軸受け部側面にて挟み込み軸方向固定している。
変速機室側ジャーナル軸側部にはプラグ２２−２をケースにはめ込み液封し、軸方向反対側にはジャーナル軸穴に−溝付軸２２−１が圧入されており、−溝にカムチェーンカバー４にＯリング３５−２にて液封しボルト３５−１にて締結された行程容積可変シャフト位相検知センサ３５の−突起を臨ませて行程容積可変シャフトの位相を検知することでストローク（行程容積）を制御している。
可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで、両アーム先端軸との三点支持にて確実に軸支でき、各気筒の可変制御アームの揺動軸位置可変を一次元的に可変する場合一つの送りネジ機構にて可変でき、二次元的に可変する場合でも二つの送りネジ機構にて可変できるので、コスト、アライメント精度面で優れ、可変機構のイナーシャも小さく抑えられ応答速度を速くできると共に、機構をクランクケース内に収められるので液封も容易である。（図１−１〜３、５参照）

行程容積制御機構３０は、行程容積可変シャフトの軸方向中央付近に配置されたピニオンギヤ部に噛合うラック部３４ａを有する雄送りネジ３４を、クランクケース２、３にケース合せ面に直角に設けた穴に軸方向スライド自在に挿入し、その端部に設けた雄送りネジ部を、ケース合せ面に平行なシリンダ取付面を有するクランクケース２と、ケースにボルト３１−１、３２−３にてケース合せ面に平行な合せ面に締結された行程容積制御モータホルダ３２にて、ドリブンギヤ部３３ａを挟み軸方向を固定すると共に、クランクケース２にケース合せ面に直角に設けた穴に回転自在に挿入された雌送りネジ３３と噛合せ、そのドリブンギヤ部に噛合うドライブピニオンギヤ部３１ａを有する行程容積制御モータをボルト３１−１にて行程容積制御モータホルダに締結し、制御モータの正逆回転による雄送りネジの前後進により行程容積可変シャフトの位相を変え、行程容積可変アーム先端に軸支された可変制御アーム揺動軸の位置を主にＹ軸方向に変位させることでストローク（行程容積）を可変制御するものである。図１−７は最大ストローク時（図１−１）の雄送りネジ位置を示し、雄送りネジを制御モータ側にモータホルダ合せ面付近まで移動させることで制御シャフトが時計回りに回り最少ストローク時（図１−２）の状態となる。
クランクケース合せ面に対し、シリンダ及び制御モータ取付面を平行に、それらの関係部品を組付ける穴類を直角に設けることにより加工を容易にできると共に、クランクケース、シリンダ及びその上部にＸ軸方向に広がって配置される、シリンダヘッド及び排気又は吸気関係部品等にコの字状に囲まれる空間に、行程容積制御機構及び後述する圧縮比制御機構も含めた制御モータ類を配置でき、Ｘ軸方向へ突出すること無く制御モータ類がエンジンプロフィル内にコンパクトに収まり、車体搭載時に他との緩衝が避けられ小型車への搭載が可能となる。
尚、行程容積制御モータホルダ及び後述する圧縮比制御モータホルダ５２に設けられた通気孔３２ａ、５２ａは、雄、雌送りネジにより形成される室の空気をドリブンギヤの収まる室に逃がし更にケースに設けられた図示しない通気孔よりクランク室内に逃がすことで、雄送りネジストローク時のポンピングによる空気の圧縮を防ぎスムーズな前後進を可能にしている。（図１−１〜３、５、７参照）

圧縮比可変機構４０は、Ｌ形ヨークの動きを規制する可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで位置決め固定可能とし、アーム先端部を偏芯軸にて軸支し偏芯軸の位相を変えることで揺動軸の位置を可変可能とする機構に於いて、アーム先端部に偏芯軸芯を合せ面としたキャップ４１−１をノックピン４１−２にて位置決めしボルト４１−３にて締結することで軸受穴を形成した圧縮比可変アーム４１を、偏芯量を行程容積可変シャフトより小さく形成した圧縮比可変シャフト４２の偏芯軸部４２ａにて揺動自在に、偏芯軸両側段付部にて軸方向固定にて軸支し、シャフトの位相を変えることで主に揺動軸をＸ軸方向に変位させることで圧縮比を変えるものである。上死点時の可変制御アーム連結軸位置をＹ軸より遠ざかるＸ軸方向に変位させれば、Ｌ形ヨークの傾斜角が大きくなりコンロッド連結軸がＹ軸方向でシリンダヘッド側に移動し圧縮比が高くなるが、可変制御アーム連結軸移動量は僅かでも圧縮比は比較的大きく変わる。例えば、ピストンストローク９０ｍｍの燃焼室を同シリンダボアの円筒高さ１０ｍｍ相当の容積と仮定すると、圧縮比は（９０＋１０）／１０＝１０となり、ピストン位置を４ｍｍずらし円筒高さ６ｍｍ相当の燃焼室容積とすれば、圧縮比は（９０＋６）／６＝１６となる。本実施例の様に、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸、可変制御アーム連結軸とコンロッド連結軸間のスパンを同じとしたＬ形ヨークでは、可変制御アーム連結軸のＸ軸方向変位とコンロッド連結軸のＹ軸方向変位は略同じとなり、４／９０≒０．０４４とストロークの４％余の僅かな可変制御アーム揺動軸のＸ軸方向変位で、過給ガソリンエンジンからディーゼルエンジンの圧縮比まで可変できる。故に、可変制御アーム連結軸をＸ軸方向に変位させる圧縮比可変アームの先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量は小さくて済むので、ジャーナル軸径内に偏芯軸を収めクランクケース側面からの挿入組付けを可能とし、割面の無い所への配置を可能にすることでケース合せ面を省きケース点数を少なくする為に、圧縮比可変シャフトの位相を変える為のピニオンギヤ部４２ｂは軸端付近に設けギヤ側面とシャフト端面をクランクケース及びカムチェーンカバーにて挟み込み軸方向を固定している。
変速機室側ジャーナル軸側部ケースにはプラグ４２−２を圧入して液封し、軸方向反対のギヤ側にはジャーナル軸穴に−溝付軸４２−１が圧入されており、−溝にカムチェーンカバーにＯリング５５−２にて液封しボルト５５−１にて締結された圧縮比可変シャフト位相検知センサ５５の−突起を臨ませて圧縮比可変シャフトの位相を検知することで圧縮比を制御している。
尚、最大ストローク側（図１−１）でのボルト４１−３締付は、締付工具とケースが緩衝し易くスパナ以外の工具での締付は困難だが、可変制御アーム揺動軸芯と圧縮比可変アーム先端部の偏芯軸軸受穴の芯を結ぶ線に直角な面に対し、ボルト穴が下向きとなる方向にキャップ合せ面を傾斜させることで、最少ストローク側（図１−２）ではボルト軸線上に締付工具があってもケースとの緩衝が避けられ締付を容易にしている。
揺動軸位置可変を二次元的に可変する場合可変制御アームの揺動軸を主にＹ軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構で行程容積が可変され、Ｘ軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構で圧縮比が可変されるので、決められた圧縮比にて行程容積を正確に可変する場合は両方の送りネジ機構を協調して働かせる必要があるが、圧縮比のみを可変する時に行程容積が多少変化しても良ければＸ軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構のみ働かせれば良い。（図１−１〜４参照）

圧縮比制御機構５０は、圧縮比可変シャフトの軸端付近に配置されたピニオンギヤ部に噛合うラック部５４ａを有する雄送りネジ５４を、クランクケース２にケース合せ面に直角に設けた穴に軸方向スライド自在に挿入し、その端部に設けた雄送りネジ部を、軸方向をクランクケース２とケースにボルト５１−１、５２−３にてケース合せ面に平行な合せ面に締結された圧縮比制御モータホルダ５２にてドリブンギヤ部５３ａを挟み軸方向を固定すると共に、クランクケース２にケース合せ面に直角に設けた穴に回転自在に挿入された雌送りネジ５３と噛合せ、そのドリブンギヤ部に噛合うドライブピニオンギヤ部５１ａを有する圧縮比制御モータ５１をボルト５１−１にて圧縮比制御モータホルダに締結し、制御モータの正逆回転による雄送りネジの前後進により圧縮比可変シャフトの位相を変え圧縮比可変アーム先端に軸支された可変制御アーム揺動軸の位置を主にＸ軸方向に変位させることで圧縮比を可変制御するものである。図１−８は最低圧縮比時（図１−１、２）の雄送りネジ位置を示し、雄送りネジを制御モータ側にモータホルダ合せ面付近まで移動させることで制御シャフトが反時計回りに回り最高圧縮比状態にできる。（図１−１〜４、８参照）

本発明案では、制御モータと行程容積可変機構及び圧縮比可変機構の動力伝達機構の一部に送りネジを設けることで、無電力にて行程容積、圧縮比を一定保持できる様にしている。送りネジとしては、台形ネジ、角ネジ、鋸歯ネジ等が考えられるが、ネジ部を確実な非可逆伝動とする為には、ネジリード角を使用材質の動摩擦係数以下にするのが良く、最低限静摩擦係数以下にする必要がある。

図１−９のピストンストロークは実線が最低圧縮比、最小ストローク（行程容積）時を示し、点線が最低圧縮比、最大ストローク（行程容積）時を示しており、上死点のクランクピン位相はシリンダ側Ｙ´軸より反時計回りに約３０°、下死点のクランクピン位相は上死点より２１０°程度回った位相となっており、最小、最大ストローク時共に略同位相となっている。故に上死点位相を合せる為のＶＶＴは不要であると共に、吸気、膨張行程の回転角が１８０°より３０°（圧縮、膨張行程より６０°）程度大きくなり、吸気、膨張行程を長くとれるエンジンとなるが、その分振動面では不利となり直列四気筒エンジンでは一次をバランスさせることが困難となるので、ダンパ等にて振動を許容範囲に抑えられない場合には二次バランサを設ける等して振動を抑える工夫が必要となる。

以下、実施形態例は最低圧縮比時に於ける最大及び最少ストローク（行程容積）時の行程容積連続可変装置が収まるクランクケースブロック部にて主に説明し、動弁装置を駆動するカムチェーン関係及びオイルポンプ、補機類は図示、説明共に省略する。
本実施形態例で説明する行程容積連続可変装置は四気筒である。
図１−１は上死点時の最低圧縮比、最大ストローク（行程容積）時を示し、二点鎖線はコンロッド連結軸芯軌跡、一点鎖線は可変制御アームの揺動範囲、点線は下死点時のＬ形ヨーク及び可変制御アームの各軸芯を結ぶ線を示している。
図１−２は上死点時の最低圧縮比、最小ストローク（行程容積）時を示し、二点鎖線はコンロッド連結軸芯軌跡、一点鎖線は可変制御アームの揺動範囲、点線は下死点時のＬ形ヨーク及び可変制御アームの各軸芯を結ぶ線を示している。
図１−３に於いてＣ，Ｌより変速機係合ボス部側のＬ形ヨーク断面は可変制御アーム連結軸間断面を示し、カムシャフトドライブスプロケット側はコンロッド連結軸間断面を示す。又、クランクピン及び行程容積可変シャフト偏芯軸がクランクケース合せ面上にある場合を示している。各図では必要に応じて一部図面化を省略している。
尚、本発明は四気筒に限らず単気筒から多気筒まで採用可能である。

本実施形態に係る行程容積連続可変装置に於いて最低圧縮比、最大行程容積時上死点を示す断面図（図１−３のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 本実施形態に係る行程容積連続可変装置に於いて最低圧縮比、最小行程容積時上死点を示す断面図（図１−３のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 図１−１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図１−１のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図１−１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図１−１のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 図１−３のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 図１−３のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。 ピストンストローク図である。クランク位相はシリンダ側Ｙ´軸からの反時計回り（クランク回転方向）の位相を示し、ストロークはクランクジャーナル軸芯からのピストン頂面高さの例を示す。

１ シリンダ
１−１ シリンダガスケット
２ アッパクランクケース
３ ロアクランクケース
４ カムチェーンカバー
１０ クランク機構
１１ ピストン
１１−１ ピストンピン
１２ コンロッド
１２−１ コンロッド連結軸
１３ Ｌ形ヨーク
１３−１ ヨークキャップ
１３−２ ヨークメタル軸受
１３−３ ボルト
１３−４ 可変制御アーム連結軸
１４ 可変制御アーム
１５ クランクシャフト １５ａ クランクピン軸
１５ｂ ジャーナル軸
１５ｗ カウンタウエイト部
１５ｃ 変速機係合ボス部
１５ｄ カムシャフトドライブスプロケット
１５ｅ オイルポンプドライブスプロケット
１５−１ ジャーナルメタル軸受
１５−２ 半割シム
１５−３ オイルシール
１６ 可変制御アーム揺動軸
２０ 行程容積可変機構
２１ 行程容積可変アーム
２１−１ キャップ
２１−２ ノックピン
２１−３ ボルト
２２ 行程容積可変シャフト ２２ａ 偏芯軸部
２２ｂ ピニオンギヤ部
２２−１ −溝付軸
２２−２ プラグ
３０ 行程容積制御機構
３１ 行程容積制御モータ ３１ａ ドライブピニオンギヤ部
３１−１ ボルト
３２ 行程容積制御モータホルダ ３２ａ 通気孔
３２−１ ガスケット
３２−２ Ｏリング
３２−３ ボルト
３３ 雌送りネジ ３３ａ ドリブンギヤ部
３４ 雄送りネジ ３４ａ ラック部
３５ 行程容積可変シャフト位相検知センサ
３５−１ ボルト
３５−２ Ｏリング
４０ 圧縮比可変機構
４１ 圧縮比可変アーム
４１−１ キャップ
４１−２ ノックピン
４１−３ ボルト
４２ 圧縮比可変シャフト ４２ａ 偏芯軸部
４２ｂ ピニオンギヤ部
４２−１ −溝付軸
４２−２ プラグ
５０ 圧縮比制御機構
５１ 圧縮比制御モータ ５１ａ ドライブピニオンギヤ部
５１−１ ボルト
５２ 圧縮比制御モータホルダ ５２ａ 通気孔
５２−１ ガスケット
５２−２ Ｏリング
５２−３ ボルト
５３ 雌送りネジ ５３ａ ドリブンギヤ部
５４ 雄送りネジ ５４ａ ラック部
５５ 圧縮比可変シャフト位相検知センサ
５５−１ ボルト
５５−２ Ｏリング
Ｙ シリンダ芯軸
Ｙ´ シリンダ芯軸に略平行な線
Ｘ シリンダ芯軸に直角な線（クランクケース合せ面）

又、請求項６の発明は、請求項５の発明において、クランクケース合せ面に対し、シリンダと行程容積及び圧縮比可変送りネジと制御モータの軸を同じ側に略直角に設けたことを特徴とする。
クランクケース合せ面に対し、シリンダ及び制御モータ取付面を平行に、それらの関係部品を組付ける穴類を直角に設けることにより加工を容易にできると共に、クランクケース、シリンダ及びその上部にシリンダ芯軸直角方向に広がって配置される、シリンダヘッド及び排気又は吸気関係部品等にコの字状に囲まれる空間に制御モータ類を配置でき、シリンダ芯軸直角方向へ突出すること無く制御モータ類がエンジンプロフィル内にコンパクトに収まり、車体搭載時に他との接触が避けられ小型車への搭載が可能となる。

又、請求項７の発明は、請求項１の発明において、Ｌ形ヨークとヨークキャップの合せ面を、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線の直角な面よりコンロッド連結軸側に傾けたことを特徴とする。
クランク回転時にヨークキャップ固定ボルトの締付ボス部と可変制御アームの揺動軸受ボス部との衝突を避ける為にアーム長を長く延長せずに済むので揺動部重量を軽くでき振動軽減できると共に、エンジンブロックもその分コンパクトとなる。
又、Ｌ形ヨークもコンロッド連結軸とクランクピン穴間をボルト締結にて剛性、強度を確保できるので、合せ面をクランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線に直角な方向にするより軽くでき振動軽減となる。

二分割しクランク軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に制御アームの揺動軸芯位置を一次元的又は二次元的に可変制御することで、行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変するもので、クランク機構１０、行程容積可変機構２０、行程容積制御機構３０、圧縮比可変機構４０、圧縮比制御機構５０を含む。

クランク機構１０は、四気筒１８０°位相クランクのクランクシャフト１５がアッパ、ロアクランクケース２、３に半割のジャーナルメタル軸受１５−１によりジャーナル軸１５ｂにて回転自在に軸支され、クランクケースのジャーナル軸受部両側側面とカウンタウエイト部１５ｗ及び変速機係合ボス部１５ｃの側面間に、半割シム１５−２を挿入し厚さを調整することで適正隙間にて軸方向固定されており、反対側のクランクシャフト段付軸に、カムシャフト、オイルポンプに動力を伝達するカムシャフトドライブスプロケット１５ｄ、オイルポンプドライブスプロケット１５ｅが設けられており、図１−１、２に於いて反時計回りに回転する。クランクピン軸１５ａには二分割しクランク軸に直角な方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、コンロッド連結軸１２−１、クランクピン軸の芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸１３−４の芯を配置し軸芯三ヵ所をＬ形に配置したＬ形ヨーク１３とし、半割のヨークメタル軸受１３−２、ヨークキャップ１３−１をボルト１３−３にてヨークに締結することでクランクピン穴を形成し、ヨークを回転自在に軸支している。尚、ヨークとヨークキャップの合せ面は、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線に直角な面よりコンロッド連結軸側に傾け、クランク回転時にヨークキャップ固定ボルトの締付ボス部と可変制御アーム１４の揺動軸受ボス部との衝突を避けると共に、コンロッド連結軸とクランクピン穴間をボルト締結にて剛性、強度を確保し、合せ面をクランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線に直角な方向にするよりヨークを軽くでき振動軽減している。
又、可変制御アームのアーム部も連結軸と揺動軸の穴芯を結ぶ線に対しヨークのクランクピンボス部を逃げる側にずらすことで、ヨークのクランクピン穴と可変制御アーム連結軸間スパンを短くし軽量化を図ると共に、可変制御アームのアーム長も短くしエンジンブロックもその分コンパクトにしている。
本実施例では、Ｌ形ヨークのクランクピン穴と可変制御アーム連結軸間スパンを略クランクピン回転直径としているが、短くすれば軽くなり強度、振動面で有利となるがストローク増加比（最大ストローク／最少ストローク）が小さくなると共に揺動角が大きくなる。スパンを長くすれば重くなり強度、振動面で不利だがストローク増加比を大きくでき、クランクピン回転直径の二割増し程度のスパンにすれば増加比を２程度まで上げることが可能なので、エンジンの使用特性に合わせてスパンを選定すれば良い。又本実施例では、可変制御アーム連結軸とコンロッド連結軸間スパンも略クランクピン回転直径としているが、長さに比例してストローク量が変わるので強度上問題の無い範囲内でヨークのこのスパンを変えるだけで行程容積の違うエンジンにできる利点を有する。その場合コンロッド連結軸のシリンダ芯軸Ｙ（以下Ｙ軸）直角方向の軌跡をＹ軸に対し最少、最大ストローク時の振れを均等に近づけることで最大ピストン側圧を小さく抑える為に可変制御アームの長さを変えて調整する方法がある。
（図１−１〜３参照）

行程容積制御機構３０は、行程容積可変シャフトの軸方向中央付近に配置されたピニオンギヤ部に噛合うラック部３４ａを有する雄送りネジ３４を、クランクケース２、３にケース合せ面に直角に設けた穴に軸方向スライド自在に挿入し、その端部に設けた雄送りネジ部を、ケース合せ面に平行なシリンダ取付面を有するクランクケース２と、ケースにボルト３１−１、３２−３にてケース合せ面に平行な合せ面に締結された行程容積制御モータホルダ３２にて、ドリブンギヤ部３３ａを挟み軸方向を固定すると共に、クランクケース２にケース合せ面に直角に設けた穴に回転自在に挿入された雌送りネジ３３と噛合せ、そのドリブンギヤ部に噛合うドライブピニオンギヤ部３１ａを有する行程容積制御モータをボルト３１−１にて行程容積制御モータホルダに締結し、制御モータの正逆回転による雄送りネジの前後進により行程容積可変シャフトの位相を変え、行程容積可変アーム先端に軸支された可変制御アーム揺動軸の位置を主にＹ軸方向に変位させることでストローク（行程容積）を可変制御するものである。図１−７は最大ストローク時（図１−１）の雄送りネジ位置を示し、雄送りネジを制御モータ側にモータホルダ合せ面付近まで移動させることで制御シャフトが時計回りに回り最少ストローク時（図１−２）の状態となる。
クランクケース合せ面に対し、シリンダ及び制御モータ取付面を平行に、それらの関係部品を組付ける穴類を直角に設けることにより加工を容易にできると共に、クランクケース、シリンダ及びその上部にＸ軸方向に広がって配置される、シリンダヘッド及び排気又は吸気関係部品等にコの字状に囲まれる空間に、行程容積制御機構及び後述する圧縮比制御機構も含めた制御モータ類を配置でき、Ｘ軸方向へ突出すること無く制御モータ類がエンジンプロフィル内にコンパクトに収まり、車体搭載時に他との接触が避けられ小型車への搭載が可能となる。
尚、行程容積制御モータホルダ及び後述する圧縮比制御モータホルダ５２に設けられた通気孔３２ａ、５２ａは、雄、雌送りネジにより形成される室の空気をドリブンギヤの収まる室に逃がし更にケースに設けられた図示しない通気孔よりクランク室内に逃がすことで、雄送りネジストローク時のポンピングによる空気の圧縮を防ぎスムーズな前後進を可能にしている。（図１−１〜３、５、７参照）

圧縮比可変機構４０は、Ｌ形ヨークの動きを規制する可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで位置決め固定可能とし、アーム先端部を偏芯軸にて軸支し偏芯軸の位相を変えることで揺動軸の位置を可変可能とする機構に於いて、アーム先端部に偏芯軸芯を合せ面としたキャップ４１−１をノックピン４１−２にて位置決めしボルト４１−３にて締結することで軸受穴を形成した圧縮比可変アーム４１を、偏芯量を行程容積可変シャフトより小さく形成した圧縮比可変シャフト４２の偏芯軸部４２ａにて揺動自在に、偏芯軸両側段付部にて軸方向固定にて軸支し、シャフトの位相を変えることで主に揺動軸をＸ軸方向に変位させることで圧縮比を変えるものである。上死点時の可変制御アーム連結軸位置をＹ軸より遠ざかるＸ軸方向に変位させれば、Ｌ形ヨークの傾斜角が大きくなりコンロッド連結軸がＹ軸方向でシリンダヘッド側に移動し圧縮比が高くなるが、可変制御アーム連結軸移動量は僅かでも圧縮比は比較的大きく変わる。例えば、ピストンストローク９０ｍｍの燃焼室を同シリンダボアの円筒高さ１０ｍｍ相当の容積と仮定すると、圧縮比は（９０＋１０）／１０＝１０となり、ピストン位置を４ｍｍずらし円筒高さ６ｍｍ相当の燃焼室容積とすれば、圧縮比は（９０＋６）／６＝１６となる。本実施例の様に、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸、可変制御アーム連結軸とコンロッド連結軸間のスパンを同じとしたＬ形ヨークでは、可変制御アーム連結軸のＸ軸方向変位とコンロッド連結軸のＹ軸方向変位は略同じとなり、４／９０≒０．０４４とストロークの４％余の僅かな可変制御アーム揺動軸のＸ軸方向変位で、過給ガソリンエンジンからディーゼルエンジンの圧縮比まで可変できる。故に、可変制御アーム連結軸をＸ軸方向に変位させる圧縮比可変アームの先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量は小さくて済むので、ジャーナル軸径内に偏芯軸を収めクランクケース側面からの挿入組付けを可能とし、割面の無い所への配置を可能にすることでケース合せ面を省きケース点数を少なくする為に、圧縮比可変シャフトの位相を変える為のピニオンギヤ部４２ｂは軸端付近に設けギヤ側面とシャフト端面をクランクケース及びカムチェーンカバーにて挟み込み軸方向を固定している。
変速機室側ジャーナル軸側部ケースにはプラグ４２−２を圧入して液封し、軸方向反対のギヤ側にはジャーナル軸穴に−溝付軸４２−１が圧入されており、−溝にカムチェーンカバーにＯリング５５−２にて液封しボルト５５−１にて締結された圧縮比可変シャフト位相検知センサ５５の−突起を臨ませて圧縮比可変シャフトの位相を検知することで圧縮比を制御している。
尚、最大ストローク側（図１−１）でのボルト４１−３締付は、締付工具とケースが接触し易くスパナ以外の工具での締付は困難だが、可変制御アーム揺動軸芯と圧縮比可変アーム先端部の偏芯軸軸受穴の芯を結ぶ線に直角な面に対し、ボルト穴が下向きとなる方向にキャップ合せ面を傾斜させることで、最少ストローク側（図１−２）ではボルト軸線上に締付工具があってもケースとの接触が避けられ締付を容易にしている。
揺動軸位置可変を二次元的に可変する場合可変制御アームの揺動軸を主にＹ軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構で行程容積が可変され、Ｘ軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構で圧縮比が可変されるので、決められた圧縮比にて行程容積を正確に可変する場合は両方の送りネジ機構を協調して働かせる必要があるが、圧縮比のみを可変する時に行程容積が多少変化しても良ければＸ軸方向に変位させるアーム側の送りネジ機構のみ働かせれば良い。（図１−１〜４参照）

Claims (8)

1. 二分割しクランク軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、連結軸、クランクピン軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通るシリンダ芯軸に略平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に可変制御アームの揺動軸芯位置を一次元的に可変制御する行程容積連続可変装置。
2. 可変制御アームの揺動軸芯位置を二次元的に可変制御する請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
3. 可変制御アームの揺動軸を二本のアームにて軸支することで位置決め固定可能とし、アーム先端部の両方又は片方を偏芯軸にて軸支し偏芯軸の位相を変えることで、揺動軸の位置を一次元的又は二次元的に可変可能とする請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
4. 最少、最大ストロークに於けるコンロッド連結軸芯ストローク軌跡のシリンダ芯軸直角方向最大振れ幅の略中央にシリンダ芯軸を配置する請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
5. 可変制御アームの揺動軸を軸支するアームの先端部を軸支する偏芯軸の偏芯量の大きな側のジャーナル軸とクランクジャーナル軸の軸芯を結ぶ面をクランクケース合せ面とする請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
6. クランクケース合せ面に対し、シリンダと行程容積及び圧縮比可変送りネジと制御モータの軸を同じ側に略直角に設けた請求項５に記載した行程容積連続可変装置。
7. Ｌ形ヨークとヨークキャップの合せ面を、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸の芯を結ぶ線の直角な面よりコンロッド連結軸側に傾けた請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
8. コンロッドとコンロッド連結軸及び可変制御アームと可変制御アーム連結軸とを圧入固定し、Ｌ形ヨークの両側軸受穴にて各軸を回転自在に軸支する請求項１に記載した行程容積連続可変装置。

Images