JP3959016B2 - 圧縮比可変エンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮比可変エンジンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クランクシャフトに連結されるサブロッドおよびピストンがコンロッドを介して連結され、エンジン本体に回動可能に支承される支軸の偏心位置に設けられる偏心軸および前記サブロッドがコントロールロッドを介して連結され、支軸の回動位置を変化させることにより、エンジンの圧縮比を変化させるようにした圧縮比可変エンジンが、たとえば特許文献１等で既に知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２２８８５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものでは、支軸を電動モータやシリンダ等のアクチュエータで回動駆動することで支軸の回動位置を変化させて圧縮比を変化させるようにしているが、エンジンの爆発および慣性によってコントロールロッドに引張り荷重および圧縮荷重が作用しているので、前記電動モータやシリンダ等のアクチュエータには衝撃荷重が作用することになり、そのような衝撃を緩和するための手段をアクチュエータおよび支軸間に設けなければならず、構成が複雑となる。
【０００５】
ところで、支軸の回動方向を一方向に規制しておけば、エンジンの爆発および慣性によってコントロールロッドに作用する引張り荷重および圧縮荷重を利用すして支軸を回動することができるものであり、そのような構成とすれば、支軸を回動駆動するためのアクチュエータは不要となる。但し、支軸の回動位置を複数箇所で規制する規制手段が必要であり、支軸の回動位置規制時にそのような規制手段および支軸の接触部に衝撃が作用することになるので、そのような衝撃を緩和する必要がある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの爆発および慣性を利用して支軸を回動するようにした上で、支軸の回動位置規制時に生じる衝撃を簡単な構成で緩和し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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一端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と、クランクシャフトにクランクピンを介して連結されるとともに前記コンロッドの他端に連結されるサブロッドと、前記コンロッドの連結位置からずれた位置で前記サブロッドに一端が連結されるコントロールロッドと、エンジン本体に回動可能に支承される支軸の偏心位置に設けられて前記コントロールロッドの他端に連結される偏心軸とを備える圧縮比可変エンジンにおいて、前記支軸およびエンジン本体間に該支軸の回動方向を規制する一方向クラッチが設けられ、前記支軸の軸方向に離隔した複数箇所には、該支軸の周方向に沿う位置を相互にずらせた規制当接部が設けられ、それらの規制当接部に択一的に当接して前記支軸の回動位置を規制するようにして前記支軸と直交する軸線まわりの回動を可能としてエンジン本体に支承される規制部材に、該規制部材を回動駆動するためのアクチュエータが連結され、択一的に選択された前記規制当接部の前記規制部材への当接時の軸方向に沿う衝撃を緩和するためのスラスト緩衝手段が、前記規制部材およびエンジン本体間に介装されることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、エンジンの爆発および慣性によってコントロールロッドに引張り荷重および圧縮荷重が作用することによって、圧縮比の切換時に支軸および偏心軸には一方向クラッチで規制される方向に回動することになるが、アクチュエータにより規制部材を回動することで、支軸に設けられた複数の規制当接部の１つに規制部材を当接させるようにして支軸の回動位置を規制し、それにより圧縮比を変化させることができる。この際、規制当接部の１つと規制部材が接触することにより、規制部材には支軸の軸線と直交する方向に沿う衝撃が作用することになるが、規制部材およびエンジン本体間にスラスト緩衝手段が介装される簡単な構成でその衝撃を緩和することができる。これにより規制部材を駆動するアクチュエータへの前記衝撃の作用を回避することができるとともに、支軸および規制部材等の各部材の強度増大化を図ることに肥大化を回避しつつ耐久信頼性を向上することができ、しかも規制当接部の１つと規制部材が接触する際に生じる音も小さく抑えることができる。
【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一実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図１４は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの正面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線拡大断面図、図６は軽負荷状態での図１の６−６線に沿う一部切欠き平面図、図７は高負荷状態での図６に対応した図、図８は図２における支軸の一端部付近を拡大して示す断面図、図９は図８の９−９線断面図、図１０は図２における支軸の他端側および緩衝・蓄力手段付近を拡大して示す図、図１１は図１０の１１−１１線断面図、図１２は図１０のトルク伝達手段付近を拡大して示す図、図１３は図１２の１３−１３線断面図、図１４は図２の１４−１４線に沿う断面図である。
【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、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２３ａ…，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２２ａ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る。クランクシャフト２７の一端部２７ａはサイドカバー２６から突出され、クランクシャフト２７の一端部２７ａおよびサイドカバー２６間にボールベアリング２８およびオイルシール３０が介装される。またクランクシャフト２７の他端部２７ｂはケース本体２５から突出され、クランクシャフト２７の他端部２７ｂおよびケース本体２５間にボールベアリング２９およびオイルシール３１が介装される。
【００１３】
ケース本体２５の外方でクランクシャフト２７の他端部２７ｂにはフライホイール３２が固着されており、このフライホイール３２には、エンジン本体２１の各部に冷却風を供給するための冷却ファン３３が固着され、冷却ファン３３の外側にリコイルスタータ３４が配設される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
シリンダヘッド２４の上部には気化器３５が接続されており、該気化器３５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３５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は排気マフラー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で支持されるようにして燃料タンク５１が配置される。
【００１７】
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５２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。
【００１８】
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吸気弁４３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。
【００１９】
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。
【００２０】
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に支承される偏心軸６１とが、リンク機構６２を介して連結される。
【００２１】
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６４と、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とともに前記コンロッド６４の他端に回動可能に連結されるサブロッド６８と、前記コンロッド６４の連結位置からずれた位置でサブロッド６８に一端が回動可能に連結されるとともに他端が前記偏心軸６１に回動可能に連結されるコントロールロッド６９とから成る。
【００２２】
サブロッド６８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。
【００２３】
コンロッド６４の他端部は、円筒状のコンロッドピン７５を介してサブロッド６８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７５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。
【００２４】
またコントロールロッド６９の一端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７２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。
【００２５】
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。
【００２６】
円筒状である偏心軸６１は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有してエンジン本体２１のクランクケース２２に回動可能に支承される支軸８１の偏心位置に一体に設けられる。支軸８１の一端部は、クランクケース２２におけるサイドカバー２６に設けられた有底円筒状の軸受ハウジング８２にボールベアリング８３を介して回動可能に支承され、また支軸８１の他端部はクランクケース２２におけるケース本体２５を回動可能に貫通するものであり、ケース本体２５および支軸８１間にはボールベアリング８４が介装される。
【００２７】
また前記ボールベアリング８３の外方で前記軸受ハウジング８２および支軸８１間には、一方向クラッチ８５が設けられ、前記ボールベアリング８４の外方でケース本体２５および支軸８１間には環状のシール部材８６が介装される。
【００２８】
ところで、偏心軸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、支軸８１の偏心位置に偏心軸６１が設けられているので、支軸８１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。しかるに支軸８１と、クランクケース２２におけるサイドカバー２６の軸受ハウジング８２との間に一方向クラッチ８５が介装されていることにより、支軸８１は図４の矢印８０で示す一方向にのみ回動可能である。
【００２９】
図５を併せて参照して、前記偏心軸６１から軸方向に離隔した位置で支軸８１には、環状凹部８１ｂを外周に形成するようにして小径軸部８１ａが同軸に設けられており、軸方向に離隔した複数箇所たとえば２箇所で前記小径軸部８１ａには、支軸８１の周方向に沿う位置を相互にずらせた規制当接部８７，８８が一体に突設される。
【００３０】
前記支軸８１の回動位置は、回動位置規制手段８９によって複数箇所たとえば２箇所に規制されるものであり、該回動位置規制手段８９は、前記支軸８１の軸線と直交する軸線を有してクランクケース２２に回動可能に支承される回動軸９０と、該回動軸９０に固定される規制部材９１とで構成され、回動軸９０が回動することにより前記規制部材９１は前記規制当接部８７，８８に択一的に当接可能である。
【００３１】
クランクケース２２のケース本体２５には、有底円筒状の軸支持部９２と、円筒状の軸支持部９３とが、支軸８１の軸線と直交する同一軸線上で相互に間隔をあけて対向するように一体に設けられており、一端を軸支持部９２側に配置した回動軸９０が両軸支持部９２，９３で回動可能に支承され、回動軸９０の他端部は軸支持部９３から外方に突出される。
【００３２】
規制部材９１は、前記両軸支持部９２，９３間で回動軸９０にピン９４で固定されており、環状凹部８１ｂ内に突入して前記規制当接部８７，８８に択一的に当接し得る突部９１ａが規制部材９１に一体に設けられる。
【００３３】
ところで、規制部材９１の突部９１ａを前記両規制当接部８７，８８の一方に当接させる状態と、前記突部９１ａを前記両規制当接部８７，８８の他方に当接させる状態との切換時に、支軸８１の偏心位置に設けられる偏心軸６１に連結されるコントロールロッド６９への荷重の作用によって、支軸８１は回動するのであるが、その回動によって両規制当接部８７，８８の一方が規制部材９１の突部９１ａに衝撃的に当接することは回避する必要がある。そこで、択一的に選択された規制当接部８７，８８の規制部材９１への当接時の軸方向に沿う衝撃を緩和するためのスラスト緩衝手段９７が、クランクケース２２における軸支持部９３と規制部材９１との間に介装される。
【００３４】
このスラスト緩衝手段９７は、回動軸９０を貫通せしめる一対のワッシャ９８，９８間に、リング状のラバー９９が挟まれて成る。ラバー９９は、耐油性および耐熱性を有する高硬度のものであり、しかもワッシャ９８，９８に焼き付けられる。
【００３５】
図６を併せて参照して、回動位置規制手段８９の回動軸９０にはダイヤフラム式のアクチュエータ１０１が連結される。このアクチュエータ１０１は、クランクケース２２におけるケース本体２５の上部に締結された支持板１０２に取付けられるケーシング１０３と、該ケーシング１０３内を負圧室１０４および大気圧室１０５に仕切るようにしてケーシング１０３に支持されるダイヤフラム１０６と、負圧室１０４の容積を増大する方向でばね力を発揮してケーシング１０３およびダイヤフラム１０６間に縮設されるばね１０７と、ダイヤフラム１０６の中央部に連結される作動ロッド１０８とを備える。
【００３６】
ケーシング１０３は、支持板１０２に取付けられる椀状の第１ケース半体１０９と、該ケース半体１０９にかしめ結合される椀状の第２ケース半体１１０とから成り、ダイヤフラム１０６の周縁部は両ケース半体１０９，１１０の開口端部間に挟持される。また負圧室１０４はダイヤフラム１０６および第２ケース半体１１０間に形成され、この負圧室１０４にばね１０７が収容される。
【００３７】
大気圧室１０５は、ダイヤフラム１０６および第１ケース半体１０９間に形成されるものであり、第１ケース半体１０９の中央部に設けられた透孔１１１を貫通して大気圧室１０５に突入される作動ロッド１０８の一端部がダイヤフラム１０６の中央部に連結され、透孔１１１の内周および作動ロッド１０８の外周間の間隙を介して大気圧室１０５が外部に連通する。
【００３８】
ケーシング１０３における第２ケース半体１１０には負圧室１０４に通じる導管１１２が接続され、この導管１１２は気化器３５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１０１の負圧室１０４には吸気路４６の吸気負圧が導入されることになる。
【００３９】
アクチュエータ１０１が備える作動ロッド１０８の他端は、回動軸９０と平行な軸線まわりに回動可能として支持板１０２に支承される駆動アーム１１３に連結される。またクランクケース２２から突出した回動軸９０の他端には被動アーム１１４が固定されており、駆動アーム１１３および被動アーム１１４が連結ロッド１１５を介して連結される。また被動アーム１１４および支持板１０２間には、被動アーム１１４を図６の時計方向に回動付勢するばね１１６が設けられる。
【００４０】
ところで、エンジンが軽負荷運転状態であって負圧室１０４の負圧が高い状態では、図６で示すように、ダイヤフラム１０６は戻しばね１０７およびばね１１６のばね力に抗して負圧室１０４の容積を減少させるように撓んでおり、作動ロッド１０８が収縮作動している。この状態で回動位置規制手段８９における回動軸９０および規制部材９１の回動位置は、支軸８１の両規制当接部８７，８８のうち８７に規制部材９１の突部９１ａを当接、係合させる位置にある。
【００４１】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０４の負圧が低くなると、、図７で示すように、ダイヤフラム１０６は戻しばね１０７およびばね１１７のばね力によって負圧室１０４の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０８は伸張作動する。これにより回動位置規制手段８９における回動軸９０および規制部材９１は、支軸８１の両規制当接部８７，８８のうち８８に規制部材９１の突部９１ａを当接、係合させる位置に回動することになる。
【００４２】
このように規制部材９１を回動することで、エンジンの運転中には一方向への回動力が作用している支軸８１は、規制部材９１の突部９１ａに規制当接部８７，８８のいずれかを係合させた位置で回動を規制されることになり、支軸８１がたとえば１６７度位相が異なる２つの位置で回動を停止することにより、支軸８１の軸線から偏心した位置にある偏心軸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。
【００４３】
図８および図９において、圧縮比の切換時に支軸８１の回動によって両規制当接部８７，８８が択一的に規制部材９１の突部９１ａに衝撃的に当接することを回避するために、コントロールロッド６９から支軸８１に作用するラジアル方向の荷重を緩和するラジアル緩衝手段１２０が、支軸８１の一端部と、エンジン本体２１におけるクランクケース２２の軸受ハウジング８２との間に設けられる。
【００４４】
ラジアル緩衝手段１２０は、前記小径軸部８１ａにボールベアリング８３側で隣接するようにして支軸８１に一体に設けられる偏心カム１２１と、支軸８１の軸線まわりに回転することを阻止されるようにして前記軸受ハウジング８２に係合されて前記偏心カム１２１を囲繞するばねホルダ１２２と、前記偏心カム１２１に摩擦接触するようにして前記ばねホルダ１２２に保持される圧縮ばね１２３とを備える。
【００４５】
支軸８１には、前記偏心カム１２１を囲繞する円筒部１２４が同軸に設けられており、円筒状に形成されるばねホルダ１２２は該円筒部１２４に摺動可能に嵌合される。またばねホルダ１２２には、ボールベアリング８３および軸受ハウジング８２に対向するリング板状の支持板部１２５が一体に連設されており、この支持板部１２５の外端には、前記円筒部１２４の先端部を挿入する環状溝をばねホルダ１２２との間に形成するようにして環状突部１２６が一体に突設されるとともに、周方向１箇所で半径方向外方に突出する係合板部１２７が一体に突設される。
【００４６】
前記係合板部１２７は、軸受ハウジング８２の先端面に突設された一対の係止板部１２８，１２８間に挟まれるものであり、それによりばねホルダ１２２が支軸８１の軸線まわりに回転することが阻止される。しかも前記支持板部１２５には、ボールベアリング８３のアウターレース８３ａに当接支持される環状当接部１２９が一体に突設される。
【００４７】
前記圧縮ばね１２３は周方向１箇所に割り溝１３０を有してほぼ無端状に形成されるものであり、支軸８１の一直径線上でばねホルダ１２２に設けられた一対の係合孔１３１，１３１に係合するようにして半径方向外方に向けて台形状に隆起した係合部１２３ａ，１２３ｂと、偏心カム１２１に弾発的に摺接することを可能として半径方向内方に撓んだ一対の可撓当接部１２３ｃ，１２３ｄとが圧縮ばね１２３に形成され、両可撓当接部１２３ｃ，１２３ｄは、係合部１２３ａ，１２３ｂを結ぶ直線に対して直交する直線上の２箇所に配置される。
【００４８】
このようなラジアル緩衝手段１２０によれば、支軸８１の回動時に偏心カム１２１が可撓当接部１２３ｃ，１２３ｄの一方を撓ませつつ回動することになり、圧縮比の切換時にコントロールロッド６９から支軸８１に作用するラジアル方向の荷重を緩和することができる。しかも低圧縮比から高圧縮比への切換時にはエンジンの爆発を利用するものであり、より大きな衝撃が支軸８１に作用する可能性があるので、前記両可撓当接部１２３ｃ，１２３ｄのうち低圧縮比から高圧縮比への切換時に偏心カム１２１に接触する可撓当接部１２３ｃの初期変形量を可撓当接部１２３ｄの初期変形量よりも大きく設定しておく。そうすると、低圧縮比から高圧縮比への切換時において支軸８１に作用する衝撃をより有効に緩和することができ、また高圧縮比から低圧縮比への切換時において支軸８１に不必要な回動抵抗トルクが作用することを回避することができる。
【００４９】
再び図２において、リコイルスタータ３４のケース１３４は、フライホイール３２を囲繞して筒状に形成されるとともにクランクケース２２のケース本体２５に締結されるケース部材１３５と、該ケース部材１３５の開口端を閉じるようにしてケース部材１３５に締結されるカップ状のケース部材１３６とで構成されており、クランクシャフト２７と同軸にしてケース部材１３６に設けられた軸１３７でリール１３８が回転自在に支承され、軸１３７およびリール１３８間にゼンマイばね１３９が設けられる。
【００５０】
リール１３８には、リール１３８に巻き付けられるロープ１４０の一端が固結されており、ロープ１４０の他端は、ケース部材１３６に設けられた開口部１４１から外部に引き出される。
【００５１】
前記リール１３８の一部は、クランクシャフト２７の一端に固着されたカップ状のスタータプーリ１４２で覆われており、該スタータプーリ１４２の内周に設けられた係止凹部１４３に係合可能なラチエット１４４がリール１３８に支承される。
【００５２】
而して前記ゼンマイばね１３９のばね力に抗してロープ１４０を牽引した後に牽引力を解放したときに、リール１３８がゼンマイばね１３９のばね力によって回転し、そのリール１３８の回転によってラチェット１４４がスタータプーリ１４２の係止凹部１４３に係合することで、リール１３８からクランクシャフト２７に始動用回転動力が伝達されることになる。
【００５３】
図１０および図１１において、クランクケース２２のケース本体２５およびフライホイール３２間には、リコイルスタータ３４と同一方向の回転力をフライホイール３２に伝達することを可能とした緩衝・蓄力手段１４５が配設される。
【００５４】
この緩衝・蓄力手段１４５は、クランクシャフト２７と同軸に配置される出力部材１４６および入力部材１４７間にゼンマイばね１４８が設けられて成るものであり、クランクシャフト２７を同軸に囲むリング板状に形成される出力部材１４６および入力部材１４７は、出力部材１４６をクランクケース２２に近い位置としてクランクケース２７の軸線方向に間隔をあけて配置される。
【００５５】
出力部材１４６には、入力部材１４７の外周に対応する部分でクランクシャフト２７と同軸に延びる略円筒状の外筒１４９の一端が固着され、入力部材１４７には、前記外筒１４９の内方でクランクシャフト２７と同軸に配置される内筒１５０が一体に形成される。而してゼンマイばね１４８は、出力部材１３６、外筒１４９、入力部材１４７および内筒１５０で規定される空間に収容されるものであり、ゼンマイばね１４８の両端は外筒１４９および内筒１５０に係合、連結される。
【００５６】
このような緩衝・蓄力手段１４５では、出力部材１４６を拘束してその回転を阻止している状態で入力部材１４７を回転することによりゼンマイばね１４８を巻き上げて蓄力することができ、次いで入力部材１４７の回転を阻止しつつ出力部材１４６の拘束を解除すると、蓄えられたゼンマイばね１４８のばね力で出力部材１４６が回転することになる。
【００５７】
このような出力部材１４６の回転動力をフライホイール３２に伝達するために、フライホイール３２の内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば２箇所には、半径方向内方に突出した台形状の係止突部１５１，１５１が一体に突設される。一方、出力部材１４６に固着された外筒１４９には、その周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば２箇所で半径方向内方に凹んだ凹部１５２，１５２が設けられており、前記係止突部１５１，１５１に係合するようにして前記凹部１５２，１５２から外方に突出した位置と、前記凹部１５２，１５２に収容される位置との間で回動可能なラチェット１５３，１５３が出力部材１４６に支承される。すなわちラチェット１５３，１５３はクランクシャフト２７と平行な軸１５４，１５４を一体に備えており、それらの軸１５４，１５４が出力部材１４６に回動可能に支承される。
【００５８】
しかも前記出力部材１４６からクランクケース２２のケース本体２５側に突出した部分で前記軸１５４，１５４の一端にはローラ１５５，１５５が同軸に固着されており、前記ケース本体２５には、ローラ１５５，１５５を転動させる円筒状のガイド筒１５６が一体に突設される。
【００５９】
而して出力部材１４６が、図１１の矢印１５７で示す方向に回転すると、前記各ローラ１５５，１５５がガイド筒１５６の内面に沿って転動することにより、軸１５４，１５４はラチェット１５３，１５３を凹部１５２，１５２から突出させる方向に回動し、凹部１５２，１５２から突出したラチェット１５３，１５３が係止突部１５１，１５１にそれぞれ係合し、出力部材１４６の回転動力がフライホイール３２に伝達されることになる。
【００６０】
ところで入力部材１４７の内周部には、前記内筒１５０よりも内方でクランクケース２７と同軸に配置される伝動筒１５８が複数のリベット１５９…によって固定されており、この伝動筒１５８は、ボールベアリング１６０を介してクランクケース２２のケース本体２５に回転自在に支承される。また出力部材１４６の内周には、前記伝動筒１５８の外周に摺接する円筒状の支持筒１６１が一体に形成される。
【００６１】
前記緩衝・蓄力手段１４５の入力部材１４７には、ゼンマイばね１４８を巻き上げる方向への回転トルクが支軸８１からトルク伝達手段１６２および伝動筒１５８を介して伝達される。
【００６２】
図１２および図１３において、トルク伝達手段１６２は、前記ゼンマイばね１４８の巻き上げ完了までは該ゼンマイばね１４８を巻き上げる方向への回転トルクを支軸８１から入力部材１４７に伝達するもののゼンマイばね１４８の巻き上げ完了後には支軸８１が空転することを可能として構成されるものであり、クランクケース２２のケース本体２５から突出した部分で支軸８１を囲繞するリング部材１６３と、支軸８１およびリング部材１６３にともに係合する状態ならびにリング部材１６３との係合を解除して支軸８１に保持される状態を切換可能とした一対のボール１６４，１６４と、両ボール１６４，１６４を支軸８１およびリング部材１６３にともに係合させる側に付勢するばね力を発揮して両ボール１６４，１６４間に設けられるばね１６５と、前記リング部材１６３の外周に一体に設けられる駆動ギヤ１６６と、該駆動ギヤ１６６に噛合するようにして伝動筒１５８に一体に設けられる被動ギヤ１６７とを備える。
【００６３】
リング部材１６３は、軸方向位置を一定に定めて支軸８１を囲繞するものであり、このリング部材１６３に対応する位置で支軸８１には一直径線に沿って延びる貫通孔１６８が設けられる。一方、リング部材１６３の内周には、環状溝１６９と、リング部材１６３の一直径線上で前記環状溝１６９から外方側に凹むように形成される一対の係止凹部１７０，１７０とが設けられる。
【００６４】
貫通孔１６９の両端には両ボール１６４，１６４の一部が挿入されており、ばね１６５は両ボール１６４，１６４間に介在するようにして貫通孔１６９に収容される。また環状溝１６９は、半分以上を貫通孔１６９の両端部に収容せしめた両ボール１６４，１６４を転動させる深さに形成されており、前記両係止凹部１７０，１７０は、略半分を貫通孔１６９の両端部に収容せしめた両ボール１６４，１６４を係合させるようにして半円状に形成される。
【００６５】
このようなトルク伝達手段１６２では、両ボール１６４，１６４が係止凹部１７０，１７０に係合している状態、すなわち両ボール１６４，１６４が支軸８１およびリング部材１６３にともに係合している状態で支軸８１が回動することにより、支軸８１の回動トルクがリング部材１６３、駆動ギヤ１６６、被動ギヤ１６７および伝動筒１５８を介して緩衝・蓄力手段１４５の入力部材１４７に伝達される。したがって出力部材１４６の回転が阻止されている状態にある緩衝・蓄力手段１４５ではゼンマイばね１４８が巻き上げられることになる。
【００６６】
しかもゼンマイばね１４８のばね力が抵抗となり、圧縮比の切換時にコントロールロッド６９から支軸８１に作用するラジアル方向の荷重を緩和することができるので、トルク伝達手段１６２はラジアル緩衝手段としても機能することになる。
【００６７】
またゼンマイばね１４８の巻き上げが完了した後には、圧縮比の切換時に支軸８１が回動すると、支軸８１は、両ボール１６４，１６４が両係止凹部１７０，１７０に係合する状態ならびに環状溝１６９内を転動する状態を繰り返すようにして空転することになる。而して両ボール１６４，１６４が、ばね１６５のばね力に抗して両係止凹部１７０，１７０から環状溝１６９側に乗り越える際の抵抗力が、圧縮比の切換時にコントロールロッド６９から支軸８１に作用するラジアル方向の荷重を緩和することができるので、この際にもトルク伝達手段１６２はラジアル緩衝手段としても機能することになる。
【００６８】
なおこの実施例では、前記トルク伝達手段１６２に対応する部分でガイド筒１５６には、トルク伝達手段１６２との干渉を回避するための切欠き１５６ａが設けられる。
【００６９】
前記緩衝・蓄力手段１４５の出力部材１４６の回転は、蓄力解放規制手段１７１で規制されるものであり、この蓄力解放規制手段１７１は、リコイルスタータ３４の非操作時には出力部材１４６の回転を阻止するが、リコイルスタータ３４の始動操作時には前記出力部材１４６の回転を許容する。
【００７０】
図１４を併せて参照して、蓄力解放規制手段１７１は、図１１の矢印１５７で示した回転方向下流側に臨んで出力部材１４６の外周に設けられた規制段部１７２と、クランクケース２２のケース本体２５に設けられた係合孔１７４に一端を係合した状態で前記規制段部１７２に係合することで出力部材１４６の回転を阻止するようにしてクランクシャフト２７と並行に延びる規制ロッド１７３と、リコイルスタータ３４のケース１３４におけるケース部材１３５に固定された支持部材１７６で揺動可能に支承されるとともに前記規制ロッド１７３の他端が一端側に係合される揺動アーム１７５と、前記係合孔１７４に規制ロッド１７３の一端を係合させる方向に付勢するばね力を発揮して前記ケース部材１３５および前記揺動アーム１７５間に設けられる戻しばね１７７とを備える。
【００７１】
支持部材１７６は、リコイルスタータ３２のロープ１４０を挿通させる挿通孔１７８を有して、開口部１４１の近傍でケース部材１３５の内面に固着されており、該支持部材１７６を両側から挟むように形成される揺動アーム１７５の中間部が規制ロッド１７３と直交する軸１７９を介して支持部材１７６に揺動可能に支承される。また戻しばね１７７は捩じりばねであり、軸１７９を囲繞するようにして前記ケース部材１３５および前記揺動アーム１７５間に設けられる。
【００７２】
リコイルスタータ３４の非操作状態では、戻しばね１７７のばね力によって揺動アーム１７５がその他端および支持部材１７６間にロープ１４０を挟む位置に回動しており、この状態では、一端を係合孔１７４に係合させた位置にある規制ロッド１７３が規制段部１７２に係合することで、緩衝・蓄力手段１４５における出力部材１７６の回転は阻止されている。
【００７３】
そのような状態で、リコイルスタータ３４のロープ１４０を引いてエンジンの始動操作を行なうと、ロープ１４０が緊張することによって揺動アーム１７５の他端にロープ１４０から押圧力が作用し、揺動アーム１７５は、戻しばね１７７のばね力に抗して規制ロッド１７３を係合孔１７４から離脱させるように回動する。これにより規制ロッド１７３の一端側が自由状態となり、規制ロッド１７３はその他端側が揺動アーム１７５に揺動可能に支持された状態となる。したがって出力部材１４６の回転が許容された状態となり、ゼンマイばね１４８が蓄力された状態にあるときには、出力部材１４６が回転することになる。
【００７４】
次にこの実施例の作用について説明すると、コントロールロッド６９が連結される偏心軸６１を偏心位置に有する支軸８１の回動方向は、エンジン本体２１におけるクランクケース２２のサイドカバー２６および支軸８１間に設けられる一方向クラッチ８５によって一方向に規制されており、エンジンの爆発および慣性によってコントロールロッド６９に引張り荷重および圧縮荷重が作用するので、圧縮比の切換時に支軸８１および偏心軸６１は一方向クラッチ８５で規制される方向に回動することになる。
【００７５】
また支軸８１の回動位置は複数箇所たとえば２箇所で回動位置規制手段８９によって選択的に規制されるものであり、そのような支軸８１の回動位置変更によってエンジンの圧縮比が変化することになる。
【００７６】
しかもクランクシャフト２７に固着されるフライホイール３２には、エンジン始動操作に応じてリコイルスタータ３４から回転力が伝達されるのであるが、フライホイール３２には、前記クランクシャフト２７と同軸に配置される出力部材１４６および入力部材１４７間にゼンマイばね１４８が設けられて成る緩衝・蓄力手段１４５からもリコイルスタータ３４と同一方向の回転トルクを伝達可能であり、支軸８１および前記入力部材１４６間には、ゼンマイばね１４８の巻き上げ完了までは該ゼンマイばね１４８を巻き上げる方向への回転トルクを支軸８１から入力部材１４６に伝達するもののゼンマイばね１４８の巻き上げ完了後には支軸８１が空転すること可能としたトルク伝達手段１６２が設けられており、緩衝・蓄力手段１４５の出力部材１４６の回転は、リコイルスタータ３４の非操作時には蓄力解放規制手段１７１で阻止され、蓄力解放規制手段１７１は、リコイルスタータ３４の始動操作に応じて前記出力部材１４６の回転を許容する。
【００７７】
したがって圧縮比の切換時に支軸８１の回動トルクはトルク伝達手段１６２を介して緩衝・蓄力手段１４５の入力部材１４７に伝達され、ゼンマイばね１４８が巻き上げられることでゼンマイばね１４８に蓄力されることになるとともに支軸８１に作用する荷重をゼンマイばね１４８で吸収することによって衝撃緩和にも寄与することができる。すなわち圧縮比の切換時に回動位置規制手段８９で次の回動規制位置まで支軸８１が回動する間に、支軸８１に作用する回動トルクを緩衝・蓄力手段１４５のゼンマイばね１４８に蓄力することが可能であり、またゼンマイばね１４８への蓄力時に出力部材１４６の回転は蓄力解放規制手段１７１によって阻止されており、次のエンジン始動時にリコイルスタータ３４を始動操作すると、前記蓄力解放規制手段１７１が出力部材１４６の回転を許容するので、ゼンマイばね１４８で蓄えられたばね力が出力部材１４６からフライホイール３２に伝達されることになり、リコイルスタータ３４の引き荷重を軽減してもエンジンを充分に始動することができる。
【００７８】
ところで前記回動規制手段８９は、周方向に沿う位置を相互にずらせて支軸８１に設けられた前記規制当接部８７，８８に択一的に当接して支軸８１の回動位置を規制するものであり、支軸８１と直交する軸線まわりの回動を可能としてエンジン本体２１のクランクケース２２におけるケース本体２５に支承される規制部材９１を備え、その規制部材９１を回動駆動するためのアクチュエータ１０１が規制部材９１に連結されるのであるが、択一的に選択された前記規制当接部８７，８８の規制部材９１への当接時の軸方向に沿う衝撃を緩和するためのスラスト緩衝手段９７が、規制部材９１および前記ケース本体２５の軸支持部９３間に介装されている。
【００７９】
ところで、規制当接部８７，８８の１つと規制部材９１が接触する際に、支軸８１の軸線と直交する方向に沿う方向で規制部材９１に作用する衝撃が作用するのであるが、規制部材９１および前記ケース本体２５の軸支持部９３間にスラスト緩衝手段９７が介装される簡単な構成で、前記衝撃を緩和することができる。これにより規制部材９１を駆動するアクチュエータ１０１への前記衝撃の作用を回避することができるとともに、支軸８１および規制部材９１等の各部材の強度増大化を図ることによる肥大化を回避しつつ耐久信頼性を向上することができ、しかも規制当接部８７，８８の１つと規制部材９１が接触する際に生じる音も小さく抑えることができる。
【００８０】
またエンジン本体２１のクランクケース２２におけるサイドカバー２６および支軸８１間には、コントロールロッド６９から支軸８１に作用するラジアル方向の荷重を緩和するラジアル緩衝手段１２０が設けられ、緩衝・蓄力手段１４５および支軸８１間には、ラジアル緩衝手段としても機能するトルク伝達手段１６２が設けられている。
【００８１】
したがって圧縮比の切換時には支軸８１および回動位置規制手段８９に大きな荷重が作用しても、支軸８１に作用するラジアル方向の荷重はラジアル緩衝手段１２０およびトルク伝達手段１６２で緩和されることになり、支軸８１および回動位置規手段８９の各部材の強度増大化を図ることによる肥大化を回避しつつ耐久信頼性を向上することができ、しかも回動位置規制手段８９による回動位置規制時に生じる音も小さく抑えることができる。
【００８２】
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。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エンジンの爆発および慣性を利用して支軸を回動するようにした上で、支軸の回動位置規制時に生じる衝撃を、規制部材およびエンジン本体間にスラスト緩衝手段が介装される簡単な構成で緩和することができ、各部材の強度増大化を図ることに肥大化を回避しつつ耐久信頼性を向上することができるとともに衝撃に伴って生じる音も小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンの正面図である。
【図２】図１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２の４−４線断面図である。
【図５】図２の５−５線拡大断面図である。
【図６】軽負荷状態での図１の６−６線に沿う一部切欠き平面図である。
【図７】高負荷状態での図６に対応した図である。
【図８】図２における支軸の一端部付近を拡大して示す断面図である。
【図９】図８の９−９線断面図である。
【図１０】図２における支軸の他端側および緩衝・蓄力手段付近を拡大して示す図である。
【図１１】図１０の１１−１１線断面図である。
【図１２】図１０のトルク伝達手段付近を拡大して示す図である。
【図１３】図１２の１３−１３線断面図である。
【図１４】図２の１４−１４線に沿う断面図である。
【符号の説明】
２１・・・エンジン本体
２７・・・クランクシャフト
３８・・・ピストン
６１・・・偏心軸
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
８１・・・支軸
８５・・・一方向クラッチ
８７，８８・・・規制当接部
９１・・・規制部材
９７・・・スラスト緩衝手段
１０１・・・アクチュエータ

Claims (1)

1. 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、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とともに前記コンロッド（６４）の他端に連結されるサブロッド（６８）と、前記コンロッド（６４）の連結位置からずれた位置で前記サブロッド（６８）に一端が連結されるコントロールロッド（６９）と、エンジン本体（２１）に回動可能に支承される支軸（８１）の偏心位置に設けられて前記コントロールロッド（６９）の他端に連結される偏心軸（６１）とを備える圧縮比可変エンジンにおいて、前記支軸（８１）およびエンジン本体（２１）間に該支軸（８１）の回動方向を規制する一方向クラッチ（８５）が設けられ、前記支軸（８１）の軸方向に離隔した複数箇所には、該支軸（８１）の周方向に沿う位置を相互にずらせた規制当接部（８７，８８）が設けられ、それらの規制当接部（８７，８８）に択一的に当接して前記支軸（８１）の回動位置を規制するようにして前記支軸（８１）と直交する軸線まわりの回動を可能としてエンジン本体（２１）に支承される規制部材（９１）に、該規制部材（９１）を回動駆動するためのアクチュエータ（１０１）が連結され、択一的に選択された前記規制当接部（８７，８８）の前記規制部材（９１）への当接時の軸方向に沿う衝撃を緩和するためのスラスト緩衝手段（９７）が、前記規制部材（９１）およびエンジン本体（２１）間に介装されることを特徴とする圧縮比可変エンジン。

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