JPH0571609A

JPH0571609A - 内燃機関

Info

Publication number: JPH0571609A
Application number: JP3234778A
Authority: JP
Inventors: Yoshisada Wada; 義定和田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】出力軸の回転を略一定に保持しながら内燃機
関のクランク軸を不等速回転させる可変角速度比伝動機
構を、非円形歯車を用いずに構成すると共に機関低速時
及び高速時の出力トルク脈動を防止する。【構成】エンジン１のクランク軸２に連結された可変
速度比伝動機構８の通常の円形歯車９ａ〜９ｅにより、
入力軸１３ａの回転は歯車９ａから、インナハウジング
１０に支承された歯車９ｂ，９ｃを介して出力軸１４の
歯車９ｄに伝達され、更に歯車９ｅを介して軸２１のク
ランク部２１ａに取着したロッド２２とインナハウジン
グ１０に設けたスライダ２３ａ，２３ｂとによりインナ
ハウジング１０を出力軸１４を中心として揺動させる。
これにより歯車９ｂ，９ｃは歯車９ａ，９ｄと噛合した
ままインナハウジング１０と共に揺動するのでフライホ
イール１５により出力軸１４の回転を一定に保持すれば
入力軸１３ａ（クランク軸２）は周期的な不等速運動を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に関し、詳細に
はクランク軸に不等速回転運動をさせることにより機関
効率の向上と振動の低減とを図った内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関では、クランク軸の回転
はサイクル中を通じてできるだけ一定速度とすることが
好ましいとされ、例えば実開昭４７−５９０号公報に開
示されたように大質量のフライホイールをクランク軸に
付加することによりクランク軸をできるだけ等速回転に
近づける努力が払われていた。

【０００３】しかし、機関効率の面から考えるとクラン
ク軸をサイクル中を通じて等速回転させることは必らず
しも得策ではなく、行程に応じてクランク回転を変化さ
せた方が機関効率が向上する場合がある。例えば気筒の
吸気、圧縮、膨張、排気の各行程の初期にクランク軸回
転速度を大きくし、各行程終期にクランク軸回転速度を
小さくするようにして各行程中にクランク軸を不等速運
動させることにより機関効率の向上を得ることができ
る。

【０００４】すなわち、吸気行程で考えれば行程初期に
ピストンを早く下降させることにより気筒内と吸気ポー
トの差圧を早く上昇させ、行程終期にピストン下降速度
を遅くすることにより同じ行程時間であっても従来より
行程中の平均差圧を大きくとることができ吸気量を増大
させることができる。また排気行程についても同様に行
程初期にピストンを早く上昇させることにより気筒内の
圧力低下を少くして、気筒内と排気ポートとの行程平均
差圧を大きくすることができるため効率良く排気を行う
ことができる。

【０００５】また、圧縮行程においては、行程初期にピ
ストンを早く上昇させて高温のシリンダヘッド近傍に早
く到達させることにより混合気がシリンダ高温部から受
ける熱量を増大させることができ、同様に膨張行程にお
いては行程初期にピストンを早く下降させることにより
爆発直後の燃焼ガスの持つ大きな熱エネルギが燃焼室壁
面を通じて散逸する前に素早くピストンを下降させて大
きな仕事をさせた後、温度が低下した燃焼ガスにより比
較的長い時間をかけて残りの仕事をさせることができる
ため、熱損失を低減することができる。

【０００６】本願出願人は従前の出願（特願平２−１９
３８０５号）において、出力軸の回転を一定に保持した
まま、クランク軸を不等速回転させてピストン速度を各
行程初期で早く、終期で遅くすることを可能とする可変
角速度比伝動機構を備えた内燃機関を提案している。図
７は特開平２−１９３８０５号に提案した可変角速度比
伝動機構を有する内燃機関の例である。

【０００７】図において１０１は４気筒４サイクルエン
ジン、１０２はクランク軸、１０４〜１０７はそれぞれ
気筒Ｉ〜IVのピストンを示す。４気筒４サイクルエンジ
ンであるためピストン１０４〜１０７の行程はクランク
角度で１８０度ずつずれており、ピストン１０４と１０
７が上死点にあるときピストン１０５と１０６は下死点
にあり、それぞれのピストンの行程開始時期は一致して
いる。クランク軸１０２の一端には機関１０１が自力で
回転するための必要最小限の慣性力を付与するために小
型のフライホイール１０３が設けられている。

【０００８】またクランク軸１０２の出力端１１３には
可変速度比伝動機構１０８が設けられ、機構１０８の出
力軸１１４には大型のフライホイール１１５が設けられ
ている。可変速度比伝動機構１０８はカウンタシャフト
１１６を介して連結された歯車列１０９〜１１２により
構成される。図８に示すように歯車１０９と１１０及び
１１１と１１２は互いに噛合する非円形（楕円）歯車か
ら構成される。図９は出力軸１１４を等速で回転したと
きのクランク軸１０２の位相とクランク軸回転速度との
関係を表し、中心０からの距離がクランク軸の回転速度
を示している。図示のように楕円歯車を用いたことによ
りクランク回転角０度〜９０度（Ａ〜Ｂ）及び１８０度
から２７０度（Ｃ〜Ｄ）の範囲では回転速度が高く、９
０度〜１８０度（Ｂ〜Ｃ）及び２７０度〜３６０度（Ｄ
〜Ａ）の範囲では回転速度が低くなる。実際の運転にお
いても出力軸１１４には比較的大型のフライホイール１
１５が設けられており略一定速度で回転するため、クラ
ンク軸１０２の回転速度は図９に示すような変化を示
す。このため、各気筒Ｉ〜IVにおいて各行程初期に回転
速度が高く終期に低い所定の特性を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように非円形歯
車を用いた可変角速度比伝動機構を使用してクランク軸
に不等速回転をさせることにより機関効率の向上を図る
ことができる。しかし、上述の可変角速度比伝動機構で
は可変機構に非円形歯車を使用する必要があるため、歯
車の製作に工数を要し、コストが上昇する問題がある。
また気筒各行程におけるクランク角速度変化量を機関の
種類に応じて適合させるためには各機関毎に異なる歯車
を使用する必要があるため歯車の共用ができず各機関毎
に歯車のストックが必要となる問題がある。

【００１０】更に、上述の可変角速度比伝動機構では通
常の等速回転クランク軸機関と同様に低速回転時と高速
回転時に生じるエンジントルクの脈動を防止することが
できず振動が発生する場合がある。内燃機関のトルクの
脈動は大別して各気筒での爆発行程に起因する燃焼トル
クによるものと、ピストン、コンロッド等の質量の往復
運動に起因する慣性トルクによるものがある。

【００１１】このうち、エンジン低速運転時にはピスト
ン速度も低く慣性トルクによる脈動は問題にならない
が、各気筒の爆発の間隔が長いため燃焼トルクによる大
きな脈動が生じる。一方、エンジンの高速回転時にはピ
ストン速度の増大により慣性トルクが大幅に増し、慣性
トルクによる脈動が支配的になる。図６（ａ），（ｂ）
にそれぞれ４気筒４サイクルエンジンの低速時と高速時
のクランク軸出力トルク変動を示す。図は縦軸にエンジ
ントルクＴ、横軸にクランク軸回転角を示している。

【００１２】図６（ａ）に示すようにエンジン低速運転
時には各気筒の圧縮行程（区間Ｉ）では圧縮仕事の反力
により出力トルクは大きく低下し、それに続く爆発行程
（区間II）では燃焼トルクが急増するため大きな振幅の
脈動が繰返される。また、図６（ｂ）に示すようにエン
ジン高速運転時には燃焼トルクは相対的に小さくなるが
慣性トルクによる脈動が増大し、各気筒とも、各行程の
初期（区間III ）に相当する部分（ピストンの加速区
間）で出力トルクが低下し、行程後期（区間IV）に相当
する部分（ピストン減速区間）で出力トルクが増大す
る。また、区間IIIには爆発行程にある気筒も含まれる
ためこの区間では燃焼トルクによる小さな変動も加わっ
た形になっている。

【００１３】このように内燃機関では低速時と高速時と
では出力トルクの脈動発生原因が異っており、前述の非
円形歯車を用いた可変角速度比伝動機構を適用した内燃
機関でも低速時或いは高速時にトルク脈動が生じてい
る。この出力トルク脈動は、出力軸のフライホイールの
慣性モーメントを増大することにより或る程度吸収する
ことは可能であるがフライホイールの慣性モーメントの
増大は一方では加速や減速の際の応答性低下を生じるた
め好ましくない。

【００１４】本発明は上記問題を解決するため、製作の
容易な真円歯車を使用し、しかも機関毎の適合が容易で
歯車の共用化が可能であり、更に内燃機関の低速時と高
速時に生じる出力トルク脈動による振動をも防止可能な
可変角速度比伝動機構を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、クラン
ク軸と出力軸との間に可変角速度比伝動機構を設け、出
力軸の回転速度を略一定に保持しながらクランク軸の回
転角速度を周期的に変化させるようにした内燃機関にお
いて、前記可変角速度比伝動機構は前記出力軸に固定し
た出力軸歯車と、該出力軸歯車と噛合するとともに前記
クランク軸に連結され、前記クランク軸の回転を前記出
力軸に伝達する駆動歯車と、該駆動歯車を前記出力軸歯
車と噛合したまま出力軸のまわりに出力軸回転と同期し
て揺動運動をさせる揺動機構を備えることを特徴とする
内燃機関が提供される。

【００１６】

【作用】駆動歯車を出力軸歯車と噛合したまま揺動運動
させることにより、出力軸とクランク軸との相対回転速
度は駆動歯車の揺動運動速度に応じて周期的に変化す
る。従ってフライホイール等により出力軸の回転速度を
一定に保持すればクランク軸の回転速度は駆動歯車の揺
動運動に応じて周期的に変化する。従って駆動歯車を出
力軸回転に同期して揺動させることにより非円形歯車を
使用することなくクランク軸に所定の不等速運動をさせ
ることができる。

【００１７】また機関回転数に応じて上記揺動運動の位
相を変化させる機構を付加すれば前述の機関低速時及び
高速時のトルク脈動による振動を防止することができ
る。

【００１８】

【実施例】図１に本発明を適用した内燃機関の実施例構
成を示す。図において１は４気筒４サイクルエンジン、
２はエンジン１のクランク軸、４〜７はそれぞれ気筒Ｉ
〜IVのピストンである。また、本実施例ではクランク軸
２の一端には小型のフライホイール３が設けられてい
る。フライホイール３は前述のようにエンジン１が自力
で回転するための必要最小限の慣性力を付与する目的で
設けられており、エンジン各部の慣性質量が或る程度大
きければ省くこともできる。

【００１９】クランク軸２の出力端１３には本発明の可
変速度比伝動機構８が設けられ、この可変速度比伝動機
構８の出力軸１４には出力軸１４の回転を一定に保持す
るために比較的大型のフライホイール１５が設けられて
いる。図２に可変速度比伝動機構８の構成を示す。図に
おいて１３ａはクランク軸２の出力端１３に接続された
入力軸、１４は出力軸である。入力軸１３ａと出力軸１
４は可変速度比伝動機構８のアウタケーシング１１の軸
受１１ａ，１１ｂにそれぞれ回転自在に支承されると共
に、軸受１１ｃを介して同一軸線上に相互に回転可能に
接続されている。

【００２０】また、１０は後述の歯車９ｂ，９ｃを支承
し、揺動運動を行わせるためのインナハウジングであ
る。インナハウジング１０は軸受１３ｂ，１４ｂを介し
て入力軸１３ａ、出力軸１４に回転可能に保持されてお
り、軸１３ａ及び１４を中心として揺動可能にされてい
る。歯車９ａ，９ｄはそれぞれ入力軸１３ａ，１４に取
着されており、インナハウジング１０に回転自在に保持
された軸１０ａに取着された歯車９ｂ，９ｃと噛合して
いる。歯車９ａから９ｄは通常の真円のピッチ円を有す
る平歯車又ははす歯歯車であり、入力軸１３ａの回転は
歯車９ａから９ｂ，９ｃ，９ｄを介して出力軸１４に伝
達される。

【００２１】今、歯車９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの歯車を
Ｚ_a，Ｚ_b，Ｚ_c，Ｚ_dとするとインナハウジング１０
が固定されている場合入力軸１３ａの回転角速度ｎ₁と
出力軸１４の回転角速度ｎ₂とはｎ₁＝（Ｚ_b・Ｚ_c／
Ｚ_a・Ｚ_d）・ｎ₂の関係にある。出力軸１４の角速度
ｎ₂を一定としてインナハウジングを角速度ｎ_iで回転
させた場合、入力軸１３ａの角速度ｎ₁はｎ₁＝Ｋ・ｎ
₂＋（１−Ｋ）ｎ_iで表わされる（ここでＫ＝Ｚ_b・Ｚ
_c／Ｚ_a・Ｚ_d）。従ってインナハウジングを揺動運動
させた場合、すなわちｎ_iを−ｎ_io〜＋ｎ_ioの範囲で周
期的に変動させた場合、入力軸１３ａの角速度はＫ・ｎ
₂−（１−Ｋ）ｎ_io≦ｎ₁≦Ｋ・ｎ₂＋（１−Ｋ）ｎ_io
の範囲で周期的に変動し、クランク軸２に不等速運動を
行わせることができる。

【００２２】インナハウジング１０に上述の揺動運動を
行わせるため、本実施例では図２に２１ａで示したクラ
ンク部を有する軸２１が設けられている。軸２１は歯車
９ｄと噛合する歯車９ｅを介して出力軸から回転駆動さ
れており、軸２１のクランク部２１ａにはロッド２２が
回転自在に取着されている。ロッド２２はインナハウジ
ング１０に設けたスライダ２３ａ，２３ｂと共動して軸
２１の回転に応じてインナハウジング１０を揺動させ
る。

【００２３】図３はスライダ２３ａ，２３ｂ、ロッド２
２、クランク２１ａによるインナハウジング１０及び歯
車９ｃ，９ｄの揺動の状態を示す。図からわかるように
歯車９ｃ，９ｄの揺動振幅はクランク半径Ｒにより定ま
る。また、軸２１の回転を一定とすれば揺動速度も同様
に半径Ｒの関数となるため、クランク角速度変化量を半
径Ｒを変えることにより調整することが可能となる。

【００２４】本実施例では歯車９ｅの歯数Ｚ_eは軸２１
の回転数ｎ₃が入力軸ｎ₁の平均回転数の２倍、すなわ
ちＺ_a・Ｚ_c／Ｚ_b・Ｚ_e＝２となるように設定されて
いる。従って本実施例ではクランク軸２が１回転する間
に２往復の揺動運動が行われ、クランク軸は角度１８０
度を１周期として速度が増減することになる。このため
本実施例では出力軸１４の回転を一定に保持することに
より非円形歯車を用いた場合と同様、図９に示すクラン
ク軸回転速度変化を得ることができる。

【００２５】なお、本実施例では４気筒４サイクルエン
ジンに適合させるため軸２１の回転数ｎ₃をクランク軸
２（入力軸１３ａ）の回転数ｎ₁の２倍に設定したがｎ
₃＝３ｎ₁となるようにギヤ比を設定すれば６気筒４サ
イクルエンジンに適合させることができる。また、Ｎ_C
気筒Ｎ_Sサイクルエンジンに対してはｎ₃＝２×Ｎ_C／
Ｎ_S×ｎ₁となるように設定することにより他の多気筒
エンジンにも適合させることができる。

【００２６】上述のように本実施例によれば、製作の困
難な非円形歯車を用いることなく可変角速度比伝動機構
を構成することができ、しかもクランク角速度変化量を
クランク半径Ｒを変えることにより設定可能であるた
め、同一の歯車列９ａ〜９ｅを用いたまま、クランク半
径Ｒを変更することだけで機関種類に応じてクランク角
速度変化量を適合させることができる。

【００２７】次に図４に本発明の別の実施例を示す。本
実施例では図２の実施例と同じ歯車列９ａ〜９ｄを用い
てインナハウジング１０の揺動運動のクランク軸２に対
する位相と振幅とを運転中に変更可能とする揺動機構を
備えたことを特徴としている。本実施例では歯車９ａ〜
９ｄ及びインナハウジング１０、スライダ２３ａ，２３
ｂは図１、図２の実施例と同一であるため省略し、位相
及び振幅の可変機構部分のみを示している。

【００２８】図において３１は位相可変機構を、又４１
は振幅可変機構を示す。本実施例では歯車９ｅは内周に
ヘリカルスプラインを刻設したスリーブ３３に一体に取
着されており、スリーブ３３は外周にスリーブ３３のヘ
リカルスプラインと噛合するヘリカルスプライン３４ａ
を設けた軸３４に装着され、歯車９ｅはこのヘリカルス
プラインを介して軸３４を回転駆動している。また、ス
リーブ３３の両端にはアウタケーシングに固定されたス
ラスト軸受３３ａ，３３ｂが設けられており、後述の位
相可変操作時に歯車９ｅが軸方向に移動するのを防止し
ている。又、軸３４の一端には油圧シリンダ等のアクチ
ュエータ３５が設けられ軸３４を軸線方向に変位させる
ようになっている。

【００２９】また、本実施例では軸３４とストレートス
プライン３６を介して傾斜クランク部４３ａを有する軸
４３が連結されている。傾斜クランク部４３ａには球面
軸受付スライダ２５を介し前述の実施例と同様にロッド
２２が回転自在に取着され、インナハウジング１０のス
ライダ２３ａ，２３ｂと摺動する。図に４５で示すのは
軸４３を軸線方向に変位させる油圧シリンダ等のアクチ
ュエータである。

【００３０】本実施例の位相可変機構３１はアクチュエ
ータ３５を作動させ軸３４を軸線方向に移動させること
によりインナハウジング１０の揺動運動の位相変更を行
う。すなわち歯車９ｅはスラスト軸受３３ａ，３３ｂに
より軸線方向の移動を阻止されているため軸３４が移動
すると、歯車９ｅのスリーブ３３は軸３４との噛合部に
設けたヘリカルスプライン３４ａの歯筋に沿って軸３４
に対して相対回転する。一方、クランク４３ａを有する
軸４３は軸３４とはストレートスプライン３６を介して
連結されているため軸４３と軸３４との間には相対回転
は生じない。

【００３１】このため、歯車９ｅとクランク４３ａとは
相対的に回転変位することになりクランク４３ａの回転
位相、すなわち揺動運動の位相がアクチュエータ３５の
作動量に応じて変化する。また本実施例の振幅可変機構
４１は同様にアクチュエータ４５を作動させ軸４３を軸
線方向に移動させることによりインナハウジング１０の
揺動運動の振幅変更を行う。

【００３２】すなわち、本実施例ではロッド２２はイン
ナハウジング１０のスライダ２３ａ，２３ｂと係合して
いるため軸４３が移動しても軸方向位置は変化しない。
このためロッド２２とクランク４３ａの係合部分は軸４
３の移動につれてクランク４３ａの傾斜に沿って移動
し、クランク半径Ｒが変化することになる。なお、軸３
４と４３とはストレートスプライン３６で連結されてお
り両方の軸は互いに影響を及ぼすことなく独立して移動
可能であるためインナハウジング１０の揺動運動の位相
と振幅とは互いに独立して変更可能である。

【００３３】このようにエンジンの運転中にインナハウ
ジング１０の揺動運動の位相と振幅とを変えることによ
りエンジンの低速運転と高速運転で生じる互いに発生原
因の相異する振動を防止することが可能になる。すなわ
ち図６（ａ）に示す低速回転時の振動においては、圧縮
行程（区間Ｉ）後期で圧縮仕事によりトルクが大きく低
下し、それに続く爆発行程（区間II）では燃焼トルクが
急増するため、圧縮行程後期から爆発行程初期にかけて
のトルク変動が最も大きくなる。従って圧縮行程後期か
ら爆発行程初期にかけて出力軸１４に設けたフライホイ
ール１５の慣性が最も大きく作用するようにクランク軸
２の回転数を低下させることにより脈動トルクを吸収し
て出力トルクを平坦化する。今、フライホイール１５の
慣性モーメントをＩ、出力軸１４回転数をｎ₂、クラン
ク軸２の回転数をｎ₁とするとクランク軸２から見たフ
ライホイール１５の等価慣性モーメントＩ′はＩ′＝
（ｎ₂／ｎ₁）²・Ｉで表わされる。このため揺動運動
の位相を調整して圧縮行程後期から爆発行程初期にかけ
てｎ₁を低下させるようにすれば等価慣性モーメント
Ｉ′は大幅に増加することになる。このため圧縮行程後
期においてはフライホイール１５から圧縮に必要な大き
なトルクが供給されると共に、その後の爆発行程初期の
大きな燃焼トルクはフライホイール１５で吸収され、出
力軸１４のトルク脈動は大幅に低減されることになる。

【００３４】一方エンジンの高速運転時のトルク脈動
（図６（ｂ））では上記と事情が異りトルク脈動の原因
にはピストン、コンロッド等の往復運動質量が支配的と
なり、ピストン等を慣性力に抗して減速させる際に（各
行程後期）に最も大きなトルクが発生する。（図６
（ｂ）区間IV）現実のエンジンではコンロッド長が有限
であるため、この最大トルク発生点は上死点又は下死点
より前の位置で発生する（図６（ｂ）に位置Ｖで示
す）。従ってこの慣性トルクを低減するためには位置Ｖ
の前後でピストン速度を低下させて（すなわちクランク
軸２の回転を遅くする）ピストンの慣性力を低くするこ
とが必要となる。このため、クランク回転速度の変化は
図６（ａ），６（ｂ）に示すように高速時には低速時に
比較して約９０度位相を変化させることが必要となる。
このように低速時と高速時とでクランク回転速度変化の
位相（すなわちインナハウジングの揺動運動の位相）を
約９０度変化させることにより両方のトルク脈動を効果
的に防止することができる。

【００３５】なお、実際には低速時の燃焼トルク最大点
と高速時の慣性トルク最大点はエンジン種類により多少
の変化があるため、エンジン種類に応じて位相変化量を
適合させる必要があるが本実施例では上記のように位相
を無段階に可変としたことにより、この適合も極めて容
易となる。また、上記のようにクランク軸に不等速回転
運動をさせた場合可変角速度比伝動機構の歯車９ａ〜９
ｄにはクランク軸の回転数及び回転の変化速度に応じて
周期的に変動する力が加わることになる。歯車の歯面の
面圧や歯の曲げ応力を許容値内に保持するためには、こ
の力が過大になることを防止する必要がある。本実施例
では回転数が高くなるにつれてインナハウジングの揺動
運動の振幅を減少させることにより回転の変化速度を減
少させ回転数上昇による歯車面圧や曲げ応力の増大を防
止している。

【００３６】上述のように本実施例では、エンジン低速
時と高速時に現れるトルク脈動に対してはインナハウジ
ングの揺動運動の位相と振幅とを変更して対処すると共
に、これらの脈動が問題とならない常用域では各行程初
期にクランク回転速度を早く、後期には遅く設定するこ
とによりエンジンの効率を向上させることが可能とな
る。

【００３７】次に図５に本発明の第３の実施例を示す。
前述のように出力トルク脈動防止のためにはエンジン低
速運転時と高速運転時とではインナケーシングの揺動運
動の位相をクランク回転角で約９０度変化させることが
必要になる。図４の実施例では位相を無段階に可変とす
る機構（図４，３１）を設けていたが本実施例では位相
変化を９０度に限定し、位相と振幅とを同時に一つの機
構で変化させるようにしている。

【００３８】図において歯車９ｅは軸５１に固定され歯
車９ｄの回転を軸５１に伝達している。軸５１には傾斜
クランク５２が設けられ、クランクアーム５３が球面軸
受５４を介して傾斜クランク５２に取着されている。本
実施例では傾斜クランク５２は軸５１の軸心５５と交差
してその両側に傾斜部５２ａ，５２ｂを有している。ま
た、５６はロッド５３の球面軸受５４を傾斜クランク５
２に沿って移動させるアクチュエータである。ロッド５
３は球面軸受５４により傾斜クランク５２と任意の角度
を保ったまた傾斜クランク５２と共に回転可能であり、
その一端はピン５８を介してスライダロッド５７に接続
されている。ピン５６はロッド５３とスライダロッド５
７とを紙面に直角な軸線回りに回動可能に保持すると共
にロッド５３とスライダロッド５７とが紙面に直角な平
面内で回動することを防止している。スライダロッド５
７はインナハウジング１０のスライダ２３ａ，２３ｂと
係合し往復運動を行う。従って、ピン５６と球面軸受５
４の作用によりクランクアーム５３が傾斜クランク５２
上のどの位置にあっても軸５１の回転をインナハウジン
グ１０の揺動運動に変換することができる。図からわか
るようにアクチュエータ５６を作動させて球面軸受５４
を傾斜クランク５２に沿って移動させることによりクラ
ンク半径Ｒを変化させることができる。また、球面軸受
５４が傾斜クランク５２の傾斜部５２ａと５２ｂにある
ときでは揺動運動の位相が１８０度変化することにな
る。軸５１は前述のようにクランク軸に対して２倍の速
度で回転しているため軸５１の回転に対して揺動運動の
位相を１８０度変化させることによりクランク軸の回転
に対して揺動運動の位相を９０度変化させることができ
る。従ってエンジン低速運転時と高速運転時とでクラン
ク軸の速度変化の位相を９０度変化させ、同時に揺動運
動の振幅を回転数に合わせて変化させることが可能とな
り、簡易な構成で出力トルクの脈動を低減することがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上述のように非円形歯車を用い
ることなく可変角速度比伝動機構を構成したことによ
り、歯車の製作コストの低減と歯車の共用化を図ること
が可能となる利点を有する。また本発明によれば、従来
の非円形歯車を用いた可変角速度比伝動機構では達成で
きなかったクランク軸速度変化の位相と振幅の可変化が
可能となるため使用頻度の高い中速領域では機関効率を
増大させ、同時に低速や高速領での出力トルク脈動を低
減させる運転が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した内燃機関の一実施例の構成を
示す略示図である。

【図２】図１の実施例の可変角速度比伝動機構の構成を
示す図である。

【図３】図２の可変角速度比伝動機構による、インナハ
ウジングの揺動運動を説明する図である。

【図４】位相と振幅との無段階変更を可能とする可変角
速度比伝動機構の実施例を示す図である。

【図５】位相の９０度切換と振幅の無段階変更とを可能
とする可変角速度比伝動機構の実施例を示す図である。

【図６】機関低速時と高速時の出力トルク脈動を示す図
である。

【図７】従来の非円形歯車を用いた可変角速度比伝動機
構の構成を示す図である。

【図８】図７の非円形歯車の形状を示す図である。

【図９】図７の可変角速度比伝動機構によるクランク軸
の速度変化を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン８…可変角速度比伝動機構９ａ〜９ｅ…歯車１０…インナハウジング１３…入力軸１４…出力軸１５…フライホイール２１…カウンタシャフト２１ａ…クランク２２…ロッド２３ａ，２３ｂ…スライダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク軸と出力軸との間に可変角速度
比伝動機構を設け、出力軸の回転速度を略一定に保持し
ながらクランク軸の回転角速度を周期的に変化させるよ
うにした内燃機関において、前記可変角速度比伝動機構
は前記出力軸に固定した出力軸歯車と、該出力軸歯車と
噛合するとともに前記クランク軸に連結され前記クラン
ク軸の回転を前記出力軸に伝達する駆動歯車と、該駆動
歯車を前記出力軸歯車と噛合したまま出力軸のまわりに
出力軸回転と同期して揺動運動をさせる揺動機構を備え
ることを特徴とする内燃機関。