KR20070026065A

KR20070026065A - 스트로크 가변 엔진

Info

Publication number: KR20070026065A
Application number: KR1020060081702A
Authority: KR
Inventors: 세이 와타나베
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2007-03-08
Also published as: TWI308614B; CA2556462C; KR100801520B1; ES2633617T3; EP1760290A3; EP1760290B1; EP1760290A2; CA2556462A1; BRPI0603470A; AU2006203584A1; US20070125326A1; TW200712317A; US7305938B2; AU2006203584B2; MXPA06009491A

Abstract

크랭크샤프트와 평행한 편심 축선 둘레를 회전하는 것을 가능하게 하여 크랭크 케이스에 회전 가능하게 지지되는 동시에 크랭크샤프트로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되도록 하여 컨트롤 로드에 연결되는 피벗축을 구비하는 스트로크 가변 엔진에 있어서, 엔진 본체(21)의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구(35)에 구비되는 캠샤프트(36)와, 피벗축(55)이 연동, 연결된다. 이로 인하여, 밸브 작동 기구의 부품 개수 저감을 가능하게 하는 동시에 고회전화를 가능하게 하고, 또한 기계 소음의 저감도 가능해진다.

Description

스트로크 가변 엔진{STROKE-VARIABLE ENGINE}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 종단 측면도로서 도 2의 1-1선을 따르는 단면도이고,

도 2는 도 1의 2-2선의 단면도이고,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 도 2에 대응하는 단면도이고,

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 종단 측면도로서 도 5의 4-4선을 따르는 단면도이고,

도 5는 도 4의 5-5선의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 엔진 본체

22 : 크랭크 케이스

23 : 실린더 블록

25 : 케이스 본체

26 : 사이드 커버

27 : 크랭크샤프트

28 : 피스톤

30 : 연소실

본 발명은 스트로크 가변 엔진에 관한 것으로, 특히 일단이 피스톤 핀을 통해 피스톤에 연결되는 주 커넥팅 로드와, 엔진 본체의 크랭크 케이스에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크샤프트의 크랭크 핀에 연결되는 동시에 상기 주 커넥팅 로드의 타단에 연결되는 서브 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드의 연결 위치로부터 어긋난 위치에서 상기 서브 커넥팅 로드에 일단이 연결되는 컨트롤 로드와, 상기 크랭크샤프트와 평행한 편심 축선 둘레를 회전하는 것을 가능하게 하여 상기 크랭크 케이스에 회전 가능하게 지지되는 동시에 상기 크랭크샤프트로부터 1/2의 감속비로 감속된 동력이 전달되도록 하여 상기 컨트롤 로드의 타단에 연결되는 피벗축을 구비하는 스트로크 가변 엔진에 관한 것이다.

종래, 이러한 스트로크 가변 엔진은, 예컨대 일본 특허 공개 제2003-314237호 공보 등에서 이미 알려져 있으며, 크랭크샤프트와 평행한 축선을 갖는 회전축에 설치된 피벗축에, 일단이 서브 커넥팅 로드에 연결된 컨트롤 로드의 타단을 연결함으로써, 피스톤의 스트로크를 변화시키도록 하고 있다.

그런데, 상기 일본 특허 공개 제2003-314237호 공보에 개시된 스트로크 가변 엔진에서는 밸브 작동 기구가 회전축을 캠샤프트와 겸용한 OHV 형으로 구성되어 있으며, 이러한 OHV 형의 밸브 작동 기구를 이용하면, 푸시 로드 등의 밸브 작동 기구를 구성하는 부품의 개수가 많아질 뿐만 아니라, 밸브 작동 기구가 비교적 대중 량으로 되기 때문에 고회전화가 곤란하며, 게다가 밸브 작동 기구를 구성하는 부품간의 접촉 부위가 많기 때문에 기계 소음이 비교적 커지게 된다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 밸브 작동 기구의 부품 개수 저감을 가능하게 하는 동시에 고회전화를 가능하게 하고, 또한 기계 소음의 저감도 가능하게 한 스트로크 가변 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 일단이 피스톤 핀을 통해 피스톤에 연결되는 주 커넥팅 로드와, 엔진 본체의 크랭크 케이스에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크샤프트의 크랭크 핀에 연결되는 동시에 상기 주 커넥팅 로드의 타단에 연결되는 서브 커넥팅 로드와, 이러한 주 커넥팅 로드의 연결 위치로부터 어긋난 위치에서 상기 서브 커넥팅 로드에 일단이 연결되는 컨트롤 로드와, 상기 크랭크샤프트와 평행한 편심 축선 둘레를 회전하는 것을 가능하게 하여 상기 크랭크 케이스에 회전 가능하게 지지되는 동시에 상기 크랭크샤프트로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되도록 하여 상기 컨트롤 로드의 타단에 연결되는 피벗축을 구비하는 스트로크 가변 엔진에 있어서, 엔진 본체의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구에 구비되는 캠샤프트와, 상기 피벗축은 연동, 연결되는 것을 제1 특징으로 한다.

이러한 제1 특징의 구성에 의하면, 밸브 작동 기구가 OHC 형으로 구성되기 때문에, 밸브 작동 기구를 구성하는 부품의 개수를 적게 하고, 밸브 작동 기구를 비교적 소중량으로 함으로써 용이하게 고회전화가 가능해지며, 게다가 밸브 작동 기구를 구성하는 부품간의 접촉 부위가 적어짐으로써 기계 소음을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제1 특징의 구성에 덧붙여, 상기 피벗축이 상기 편심 축선을 회전 축선으로 하여 상기 크랭크 케이스에 회전 가능하게 지지되는 동시에 상기 크랭크샤프트로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되는 회전축의 편심 위치에 설치되고, 상기 캠샤프트와 상기 회전축의 사이에, 상기 캠샤프트에 설치되는 피동륜과, 상기 회전축에 설치되는 구동륜과, 상기 구동륜 및 상기 피동륜에 권취되는 무단 전동대를 포함하는 타이밍 전동 수단(timing transmission)이 설치되는 것을 제2의 특징으로 한다.

이러한 제2 특징의 구성에 의하면, 밸브 작동 기구에 구비되는 캠샤프트에 크랭크샤프트로부터 1/2로 감속된 회전 동력을 전달하기 위한 타이밍 전동 수단이 크랭크샤프트로부터 1/2로 감속된 회전 동력이 전달되는 회전축과 캠샤프트의 사이에 설치되기 때문에, 캠샤프트에 설치되는 피동륜의 소형화를 도모할 수 있고, 엔진 본체의 상부의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가 피벗축이 설치되는 회전축에는 크랭크샤프트가 주 커넥팅 로드 및 서브 커넥팅 로드를 통해 받는 폭발력의 분력만이 작용하기 때문에, 회전축의 축 직경을 크랭크샤프트의 축 직경보다도 작게 설정할 수 있으며, 크랭크샤프트에 구동륜이 설치되는 경우에 비해서 구동륜의 직경을 소직경화할 수 있고, 그에 따라 피동륜의 직경도 소직경화할 수 있으며, 타이밍 전동 수단을 보다 콤팩트하게 구성하고, 엔진 본체를 상부뿐만 아니라 전체적으로 소형화하여 작업기 등에 대한 탑재성을 높일 수 있다. 아울러 구동륜의 직경이 너무 작으면, 무단 전동대의 권취 반경이 작아져 벤딩 부하가 커지며, 내구성에 문제가 생기지만, 이미 1/2로 감속되어 있는 회전축에 구동륜이 설치됨으로써 구동륜의 직경을 적성(適性) 범위로 설정할 수 있으며, 무단 전동대의 내구성을 높일 수 있다.

본 발명은 상기 제2 특징의 구성에 덧붙여, 상기 크랭크샤프트로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하여 상기 회전축에 전달하는 회전축 구동 수단과, 상기 타이밍 전동 수단이, 상기 크랭크 핀의 축 방향 양 외측에 나누어 배치되는 것을 제3 특징으로 한다.

이러한 제3 특징의 구성에 의하면, 크랭크샤프트로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하는 회전축 구동 수단 및 타이밍 전동 수단을 크랭크 핀의 축 방향 양 외측에 나누어 배치하고, 크랭크샤프트가 받는 폭발력의 분력이 회전축의 대략 중앙부에 작용하도록 하였기 때문에, 크랭크샤프트 및 회전축의 양단부 베어링 사이의 거리를 대략 균등하게 설정할 수 있고, 회전축의 내구성 향상을 도모하는 동시에, 회전축의 양단부에 작용하는 축 하중을 대략 균등하게 하여 회전축의 양단 지지부를 소형화할 수 있다.

본 발명은 상기 제2 특징의 구성에 덧붙여, 상기 크랭크 케이스가 일측이 개방된 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방단에 결합되는 사이드 커버를 포함하며, 상기 크랭크샤프트로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하여 상기 회전축에 전달하는 회전축 구동 수단과, 상기 타이밍 전동 수단은, 상기 크랭크 핀과 상기 사이드 커버 사이에, 상기 타이밍 전동 수단을 상기 사이드 커버측으로 하여 배치되는 것 을 제4 특징으로 한다.

이러한 제4 특징의 구성에 의하면, 크랭크샤프트의 크랭크 핀 및 사이드 커버 사이에, 사이드 커버측으로부터 순서대로 타이밍 전동 수단 및 회전축 구동 수단이 배치되기 때문에, 타이밍을 맞출 필요가 있는 타이밍 전동 수단의 구동륜을 사이드 커버측으로 하여 타이밍 마크의 관찰을 용이하게 하는 동시에, 회전축 구동 수단의 조립도 용이하여 조립성을 높일 수 있다.

본 발명은 상기 제2 내지 제4 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 크랭크샤프트는 상기 서브 커넥팅 로드의 양측에 끼워지는 한 쌍의 밸런스 웨이트를 구비하는 것을 제5 특징으로 하고, 이러한 구성에 의하면, 크랭크샤프트가 서브 커넥팅 로드의 양측에 배치되는 한 쌍의 밸런스 웨이트를 구비하기 때문에, 크랭크샤프트에 작용하는 힘의 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

본 발명은 상기 제1 특징의 구성에 덧붙여, 상기 캠샤프트와 상기 크랭크샤프트의 사이에, 상기 크랭크샤프트의 회전 동력을 1/2의 감속비로 전달하는 타이밍 전동 수단이 설치되고, 상기 캠샤프트에 그 회전 축선으로부터 편심된 축선을 갖는 상기 피벗축이 설치되는 것을 제6 특징으로 한다.

이러한 제6 특징의 구성에 의하면, 엔진 본체의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구에 구비되는 캠샤프트에는 타이밍 전동 수단에 의해 크랭크샤프트로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되지만, 그 캠샤프트에 피벗축이 설치되기 때문에, 피벗축을 갖는 회전축이 크랭크 케이스에 의해 회전 가능하게 지지되는 것에 비하면, 회전축을 배치하기 위한 스페이스를 확보하는 것이 불필요하게 되어, 크랭 크 케이스의 콤팩트화를 도모하는 것이 가능해지는 동시에 엔진 높이를 낮게 설정하는 것이 가능해지고, 게다가 회전축과 크랭크샤프트의 사이에 회전축을 구동하기 위한 감속 구동 기구를 설치할 필요가 없기 때문에, 크랭크샤프트의 축 길이를 단축할 수 있어 엔진 전체의 콤팩트화가 가능해진다. 또한, 회전축이 불필요하므로, 부품 개수를 저감할 수 있다. 또한, 컨트롤 로드는 엔진 본체의 하부 및 상부 사이에서 비교적 긴 길이를 갖도록 형성되지만, 서브 커넥팅 로드에 대한 연결점에서의 컨트롤 로드의 진동량이 작아져서 마모를 억제할 수 있고, 아울러 비교적 길어져서 컨트롤 로드가 카운터 웨이트 기능을 담당하게 되어, 크랭크샤프트의 동적 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제6 특징의 구성에 덧붙여, 상기 주 커넥팅 로드 및 상기 컨트롤 로드의 중심선이 동일 평면에 배치되는 것을 제7 특징으로 하고, 이러한 구성에 의하면, 크랭크샤프트의 축선을 따르는 방향에서 주 커넥팅 로드, 서브 커넥팅 로드 및 컨트롤 로드를 콤팩트하게 배치할 수 있어, 크랭크샤프트의 양단부 베어링 사이의 거리를 단축할 수 있다. 또한, 폭발력에 의한 주 커넥팅 로드 및 서브 커넥팅 로드에 대한 부하를 컨트롤 로드를 크랭크샤프트측으로 이동시킴으로써 감소시킬 수 있다.

본 발명에 있어서의 상기, 그 밖의 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면에 따라 이하에 상세하게 설명하는 적합한 실시예의 설명으로부터 명백해진다.

본 발명의 제1 실시예에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명하면, 이 엔진은 예컨대 작업기 등에 이용되는 공냉식의 단기 통 엔진이며, 엔진 본체(21)는 크랭크 케이스(22)와, 상기 크랭크 케이스(22)의 일측면으로부터 약간 상향으로 경사지게 돌출하는 실린더 블록(23)과, 이 실린더 블록(23)의 두부(頭部)에 접합되는 실린더 헤드(24)로 구성되며, 실린더 블록(23) 및 실린더 헤드(24)의 외측면에는 다수의 공냉용 핀(23a …, 24a …)이 설치되어 있다. 또한 크랭크 케이스(22)는 상기 크랭크 케이스(22) 하면의 고정면(22a)에서 각종 작업기의 엔진 베드에 고정된다.

크랭크 케이스(22)는 실린더 블록(23)과 일체로 주조 성형되어 일측이 개방된 케이스 본체(25)와, 이 케이스 본체(25)의 개방단에 결합되는 사이드 커버(26)로 이루어지며, 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 및 양 밸런스 웨이트(27a, 27b) 사이를 연결하는 크랭크 핀(27c)을 일체로 구비하는 크랭크샤프트(27)가 상기 케이스 본체(25) 및 상기 사이드 커버(26)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

실린더 블록(23)에는 피스톤(28)이 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춰지는 실린더 보어(29)가 형성되어 있으며, 피스톤(28)의 정상부를 향하고 있는 연소실(30)이 실린더 블록(23) 및 실린더 헤드(24) 사이에 형성된다. 또한, 실린더 헤드(24)에는 연소실(30)로 통할 수 있는 흡기 포트(31) 및 배기 포트(32)가 형성되는 동시에, 흡기 포트(31)와 연소실(30) 사이를 개폐하는 흡기 밸브(33)와, 배기 포트(32)와 연소실(30) 사이를 개폐하는 배기 밸브(34)가 개폐 작동 가능하게 배치된다.

흡입 밸브(33) 및 배기 밸브(34)를 개폐 구동하는 밸브 작동 기구(35)는 1/2의 감속비로 크랭크샤프트(27)로부터 회전 구동되는 캠샤프트(36)와, 이 캠샤프트(36)와 함께 회전하게 캠샤프트(36)에 고정되는 흡기측 캠(37) 및 배기측 캠(38) 과, 이들 캠(37, 38)에 종동하여 요동하는 흡기측 및 배기측 로커 아암(39, 40)을 구비하여 엔진 본체(21)의 상부에 설치되며, 흡기측 및 배기측 로커 아암(39, 40)의 일단부는 크랭크샤프트(27)와 평행한 축선을 갖는 공통의 요동 지지축(41)을 사이에 두고 실린더 헤드(24)에 요동 가능하게 지지되며, 흡기측 및 배기측 로커 아암(39, 40)의 타단부에 진퇴 위치를 조절 가능하게 나사 결합되는 태핏(tappet) 나사(42, 43)가 흡입 밸브(33) 및 배기 밸브(34)의 상단부에 접촉한다.

상기 캠샤프트(36)는 크랭크샤프트(27)와 평행한 축선을 갖고 실린더 헤드(24)에 회전 가능하게 지지되며, 이 캠샤프트(36)를 끼워 넣기 위한 끼워 넣기 구멍(44)이 실린더 헤드(24)의 일측면에 개방되도록 하여 형성된다. 그렇게 하여 밸브 작동 기구(35)는 헤드 커버(45)로 덮이며, 헤드 커버(45)는 상기 캠샤프트(36)의 끼워 넣기 구멍(44)으로부터의 이탈을 저지하도록 상기 끼워 넣기 구멍(44)의 외단을 막는 덮개부(45a)를 구비하고 실린더 헤드(24)에 결합된다.

상기 크랭크 케이스(22)의 케이스 본체(25) 및 사이드 커버(26)에는 크랭크샤프트(27)와 평행한 축선을 갖는 동시에 크랭크샤프트(27)의 축선보다도 상측에 회전 축선을 갖는 회전축(46)의 양단부가 회전 가능하게 지지되어 있으며, 상기 회전축(46) 및 크랭크샤프트(27) 사이에, 크랭크샤프트(27)의 회전 동력을 1/2로 감속하여 회전축(46)에 전달하는 회전축 구동 수단(47A)이 설치된다. 한편, 밸브 작동 기구(35)의 캠샤프트(36) 및 회전축(46) 사이에는 회전축(46)의 회전 동력을 감속하지 않고 캠샤프트(36)에 전달하는 타이밍 전동 수단(50)이 설치된다. 게다가, 회전축 구동 수단(47A) 및 타이밍 전동 수단(50)은 크랭크샤프트(27)에 있어서의 크랭크 핀(27c)의 축 방향 양 외측에 나누어 배치되며, 크랭크 핀(27c)은 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 사이에 설치되기 때문에, 회전축 구동 수단(47A) 및 타이밍 전동 수단(50)은 크랭크샤프트(27)에 설치되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b)의 양 외측에 배치되게 된다.

상기 회전축 구동 수단(47A)은 크랭크샤프트(27)에 고정되는 구동 기어(48A)와, 상기 구동 기어(48A)에 맞물리도록 회전축(46)에 일체로 설치되는 피동 기어(49A)로 이루어지며, 구동 기어(48A)는 크랭크샤프트(27)에 구비되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 중 사이드 커버(26)와 반대측에 있는 밸런스 웨이트(27b)와 케이스 본체(25)의 타측 폐쇄단 사이에서 크랭크샤프트(27)에 고정되고, 피동 기어(49A)는 구동 기어(48A)에 대응하여 회전축(46)에 일체로 형성된다.

또한, 타이밍 전동 수단(50)은 크랭크샤프트(27)에 구비되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 중 사이드 커버(26)측에 있는 밸런스 웨이트(27a)와 사이드 커버(26)의 사이에 배치되며, 회전축(46)에 고정되는 구동륜으로서의 구동 스프로킷(51)과, 상기 캠샤프트(36)에 설치되는 피동륜으로서의 피동 스프로킷(52)과, 구동 스프로킷(51) 및 피동 스프로킷(52)에 권취되는 무단 전동대로서의 타이밍 이붙이 벨트(53)로 이루어진다. 또한 실린더 블록(23) 및 실린더 헤드(24)에는 상기타이밍 벨트(53)를 주행시키는 타이밍 벨트실(54)이 형성된다.

상기 크랭크샤프트(27)에 구비되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 사이에 대응하는 위치에서 상기 회전축(46)에는 상기 회전축(46)의 축선으로부터 편심된 위치에 축선을 갖는 피벗축(55)이 일체로 설치되어 있으며, 이 피벗축(55)과, 피스 톤(28)과, 크랭크샤프트(27)는 링크 기구(58)를 통해 연결되어 있다.

이 링크 기구(58)는 일단이 피스톤 핀(59)을 통해 피스톤(28)에 연결되는 주 커넥팅 로드(60)와, 크랭크샤프트(27)의 양 밸런스 웨이트(27a, 27b) 사이에 배치되어 크랭크 핀(27c)에 연결되는 동시에 주 커넥팅 로드(60)의 타단에 연결되는 서브 커넥팅 로드(61)와, 주 커넥팅 로드(60)의 연결 위치로부터 어긋난 위치에서 서브 커넥팅 로드(61)에 일단이 연결되는 동시에 상기 피벗축(55)에 타단이 연결되는 컨트롤 로드(62)를 포함한다.

서브 커넥팅 로드(61)는 크랭크 핀(27c)의 반주에 미끄럼 접촉하도록 형성되며, 크랭크 핀(27c)의 나머지 반주에 미끄럼 접촉하는 크랭크 캡(63)이 서브 커넥팅 로드(61)에 체결된다.

주 커넥팅 로드(60)의 타단부는 제1 핀(64)을 통해 서브 커넥팅 로드(61)의 일단부에 회동 가능하게 연결된다. 컨트롤 로드(62)의 일단부는 제2 핀(65)을 통해 서브 커넥팅 로드(61)에 회동 가능하게 연결되며, 컨트롤 로드(62)의 타단부에는 상기 피벗축(55)이 상대 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춰지는 원형의 축 구멍(66)이 형성된다.

그렇게 하여 크랭크샤프트(27)의 회전에 따라 회전축(46)이 1/2의 감속비로 회전 구동되고, 피벗축(55)이 회전축(46)의 회전 축선 둘레를 회전함에 따라 링크 기구(58)는 팽창 행정에서의 피스톤(28)의 스트로크를 압축 행정에서의 스트로크보다도 크게 하도록 작동하고, 이에 의해 동일한 흡입 혼합기량에 의해 큰 팽창 작업을 행하게 하도록 하여 사이클의 열효율을 향상할 수 있다.

다음에 이 제1 실시예의 작용에 대해서 설명하면, 엔진 본체(21)의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구(35)에 구비되는 캠샤프트(36)가 타이밍 전동 수단(50)을 통해 피벗축(55)에 연결되어 있으며, 밸브 작동 기구(35)가 OHC 형으로 구성되기 때문에, 밸브 작동 기구(35)를 구성하는 부품의 개수를 적게 하고, 밸브 작동 기구(35)를 비교적 소중량으로 함으로써 용이하게 고회전화가 가능해지며, 게다가 밸브 작동 기구(35)를 구성하는 부품 사이의 접촉 부위가 적어짐으로써 기계 소음을 저감할 수 있다.

또한, 상기 피벗축(55)은 크랭크샤프트(27)로부터 1/2로 감속된 회전 동력이 전달되는 회전축(46)의 편심 위치에 설치되며, 상기 캠샤프트(36)에 설치되는 피동 스프로킷(52)과, 상기 회전축(46)에 설치되는 구동 스프로킷(51)과, 상기 구동 스프로킷(51) 및 상기 피동 스프로킷(52)에 권취되는 타이밍 이붙이 벨트(53)로 이루어지는 타이밍 전동 수단(50)이 크랭크샤프트(27)로부터 캠샤프트(36)로 1/2로 감속된 회전 동력을 전달하도록 회전축(46) 및 캠샤프트(36) 사이에 설치되기 때문에, 캠샤프트(36)에 설치되는 피동 스프로킷(52)의 소형화를 도모할 수 있고, 엔진 본체(21) 상부의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가 피벗축(55)이 설치되는 회전축(46)에는 크랭크샤프트(27)가 주 커넥팅 로드(60) 및 서브 커넥팅 로드(61)를 통해 받는 폭발력의 분력만이 작용하기 때문에, 회전축(46)의 축 직경을 크랭크샤프트(27)의 축 직경보다도 작게 설정할 수 있으며, 크랭크샤프트(27)에 구동 스프로킷이 설치되는 경우에 비해서 구동 스프로킷(51)의 직경을 소직경화할 수 있고, 그것에 따라 피동 스프로킷(52)의 직경도 소직경화할 수 있으며, 타이밍 전동 수 단(50)을 보다 콤팩트하게 구성하여 엔진 본체(21)를 상부뿐만 아니라 전체적으로 소형화하여 작업기 등에 대한 탑재성을 높일 수 있다.

게다가, 구동 스프로킷(51)의 직경이 너무 작으면, 타이밍 이붙이 벨트(53)의 권취 반경이 작아져 벤딩 부하가 높아져 내구성에 문제가 생기지만, 이미 1/2로 감속되어 있는 회전축(46)에 구동 스프로킷(51)이 설치됨으로써 구동 스프로킷(51)의 직경을 적성 범위로 설정할 수 있어, 타이밍 이붙이 벨트(53)의 내구성을 높일 수 있다.

또한, 회전축(46)의 회전 축선이 크랭크샤프트(27)의 축선보다도 상측에 배치됨으로써, 구동 스프로킷(51) 및 피동 스프로킷(52) 사이의 거리를 비교적 짧게 설정하는 것이 가능하며, 타이밍 이붙이 벨트(53)의 길이를 짧게 할 수 있다.

또한, 크랭크샤프트(27)으로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하여 회전축(46)에 전달하는 회전축 구동 수단(47A)과, 타이밍 전동 수단(50)을 크랭크 핀(27c)의 축 방향 양 외측에 나누어 배치하고, 크랭크샤프트(27)가 받는 폭발력의 분력이 회전축(46)의 대략 중앙부에 작용하도록 했기 때문에, 크랭크샤프트(27) 및 회전축(46)의 양단부 베어링 사이의 거리를 대략 균등하게 설정할 수 있고, 회전축(46)의 내구성 향상을 도모하는 동시에 회전축(46)의 양단부에 작용하는 축 하중을 대략 균등하게 하여 회전축(46)의 양단 지지부를 소형화할 수 있다.

또한, 타이밍을 맞출 필요가 있는 타이밍 전동 수단(50)의 구동 스프로킷(51)이 크랭크샤프트(27)에 구비되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 중 사이드 커버(26)측에 있는 밸런스 웨이트(27a)와 사이드 커버(26)의 사이에서 회전 축(46)에 설치되기 때문에, 타이밍 마크의 관찰을 용이하게 하고, 조립성을 높일 수 있다.

게다가, 크랭크샤프트(27)가 서브 커넥팅 로드(61)의 양측에 배치되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b)를 구비하기 때문에, 크랭크샤프트(27)에 작용하는 힘의 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 것으로, 상기 제1 실시예에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 병기하는 것만으로 하고, 상세한 설명은 생략한다.

크랭크샤프트(27)로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하여 회전축(46')에 전달하는 회전축 구동 수단(47B)은 크랭크샤프트(27)에 고정되는 구동 기어(48B)와, 이 구동 기어(48B)에 맞물리도록 회전축(46')에 일체로 설치되는 피동 기어(49B)로 이루어지며, 구동 기어(48B)는 크랭크샤프트(27)에 구비되는 크랭크 핀(27c)과 사이드 커버(26)의 사이에서 크랭크샤프트(27)에 고정되며, 크랭크 핀(27c)의 양단은 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b) 사이를 연결하기 때문에, 양 밸런스 웨이트(27a, 27b) 중 사이드 커버(26)측에 있는 밸런스 웨이트(27a)와 사이드 커버(26)의 사이에서 크랭크샤프트(27)에 구동 기어(48B)가 고정된다.

게다가, 밸브 작동 기구(35)의 캠샤프트(36)와 회전축(46') 사이에는, 상기 양 밸런스 웨이트(27a, 27b) 중 사이드 커버(26)측에 있는 밸런스 웨이트(27a)와 사이드 커버(26) 사이에 배치되는 타이밍 전동 수단(50)이 설치되며, 상기 타이밍 전동 수단(50)은 회전축(46')에 고정되는 구동 스프로킷(51)과, 캠샤프트(36)에 설 치되는 피동륜 스프로킷(52)과, 구동 스프로킷(51) 및 피동 스프로킷(52)에 권취되는 타이밍 벨트(53)로 이루어진다.

즉 회전축 구동 수단(47B) 및 타이밍 전동 수단(50)은 크랭크 핀(27c)의 일단으로 연속하는 밸런스 웨이트(27a)와 사이드 커버(26) 사이에 배치되지만, 상기 타이밍 전동 수단(50)이 회전축 구동 수단(47B)보다도 사이드 커버(26)측에 배치된다.

이 제2 실시예에 의하면, 타이밍을 맞출 필요가 있는 타이밍 전동 수단(50)의 구동 스프로킷(51)을 사이드 커버(26)측에 배치하여 타이밍 마크의 관찰을 용이하게 하는 동시에 회전축 구동 수단(47B)의 조립도 용이하게 하여 조립성을 높일 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면서 본 발명의 제3 실시예에 대해서 설명하면, 이 엔진은 예컨대, 작업기 등에 이용되는 공냉식의 단 기통 엔진이며, 엔진 본체(71)는 크랭크 케이스(72)와, 이 크랭크 케이스(72)로부터 상향으로 돌출하는 실린더 블록(73)과, 이 실린더 블록(73)의 두부에 접합되는 실린더 헤드(74)와, 실린더 헤드(74)에 결합되는 헤드 커버(75)로 구성된다. 또한, 크랭크 케이스(72)는 상기 크랭크 케이스(72) 하면의 고정면(72a)에서 각종 작업기의 엔진 베드에 고정된다.

크랭크 케이스(72)에는 한 쌍의 밸런스 웨이트(77a, 77b)와, 양 밸런스 웨이트(77a, 77b) 사이를 연결하는 크랭크 핀(77c)을 일체로 구비하는 크랭크샤프트(77)가 회전 가능하게 지지된다.

실린더 블록(73)에는 피스톤(78)이 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춰지는 실 린더 보어(79)가 형성되어 있으며, 피스톤(78)의 정상부를 향하고 있는 연소실(80)이 실린더 블록(73)과 실린더 헤드(74)의 사이에 형성된다. 또한, 실린더 헤드(74)에는 연소실(80)로 통할 수 있는 흡기 포트(81) 및 배기 포트(82)가 형성되는 동시에, 흡기 포트(81)와 연소실(80) 사이를 개폐하는 흡기 밸브(83)와, 배기 포트(82)와 연소실(80) 사이를 개폐하는 배기 밸브(84)가 개폐 작동 가능하게 배치된다.

흡기 밸브(83) 및 배기 밸브(84)를 개폐 구동하는 밸브 작동 기구(85)는 1/2의 감속비로 크랭크샤프트(77)로부터 회전 구동되는 캠샤프트(86)와, 이 캠샤프트(86)에 설치되는 흡기측 캠(87) 및 배기측 캠(88)과, 흡기측 캠(87)에 종동하여 요동하는 흡기측 로커 아암(89)와, 배기측 캠(88)에 종동하여 요동하는 배기측 로커 아암(도시하지 않음)을 구비하며, 흡기측 로커 아암(89) 및 배기측 로커 아암의 일단부는 크랭크샤프트(77)와 평행한 축선을 갖는 공통의 요동 지지축(91)을 사이에 두고 실린더 헤드(74)에 요동 가능하게 지지되며, 흡기측 로커 아암(89)의 타단부에 진퇴 위치를 조절 가능하게 나사 결합되는 태핏 나사(92)가 흡기 밸브(83)의 상단부에 접촉하고, 배기측 로커 아암의 타단부에 진퇴 위치를 조절 가능하게 나사 결합되는 태핏 나사(도시하지 않음)가 배기 밸브(84)의 상단부에 접촉한다.

상기 캠샤프트(86)는 크랭크샤프트(77)와 평행한 축선을 갖고 실린더 헤드(74)와 헤드 커버(75)의 사이에 회전 가능하게 지지된다. 이 캠샤프트(86)와 크랭크샤프트(77) 사이에는, 크랭크샤프트(77)에 구비되는 한 쌍의 밸런스 웨이트(77a, 77b)의 한쪽(77a)과 크랭크 케이스(72)의 사이에 배치되는 타이밍 전동 수 단(95)이 설치되며, 상기 타이밍 전동 수단(95)은 크랭크샤프트(77)에 고정되는 구동 스프로킷(96)과, 상기 캠샤프트(86)에 설치되는 피동 스프로킷(97)과, 구동 스프로킷(96) 및 피동 스프로킷(97)에 권취되는 타이밍 이붙이 벨트(98)로 이루어지며, 실린더 블록(73) 및 실린더 헤드(74)에는 상기 타이밍 이붙이 벨트(98)를 주행시키는 벨트실(99)이 형성된다.

상기 흡기측 캠(87) 및 배기측 캠(88) 사이에서 상기 캠샤프트(86)에는, 상기 캠샤프트(86)의 회전 축선과 편심된 축선을 갖는 피벗축(100)이 일체로 설치되어 있으며, 이 피벗축(100)과, 피스톤(78)과, 크랭크샤프트(77)는 링크 기구(101)를 통해 연결된다.

이 링크 기구(101)는 일단이 피스톤 핀(105)을 통해 피스톤(78)에 연결되는 주 커넥팅 로드(102)와, 크랭크샤프트(77)의 크랭크 핀(77c)에 연결되는 동시에 주 커넥팅 로드(102)의 타단에 연결되는 서브 커넥팅 로드(103)와, 주 커넥팅 로드(102)의 연결 위치로부터 어긋난 위치에서 서브 커넥팅 로드(103)에 일단이 연결되는 동시에 상기 피벗축(100)에 타단이 연결되는 컨트롤 로드(104)를 포함한다.

서브 커넥팅 로드(103)는 크랭크 핀(77c)의 반주에 미끄럼 접촉하도록 형성되며, 크랭크 핀(77c)의 나머지 반주에 미끄럼 접촉하는 크랭크 캡(106)이 서브 커넥팅 로드(103)에 체결된다.

주 커넥팅 로드(102)의 타단부는 제1 핀(107)을 통해 서브 커넥팅 로드(103)의 일단부에 회동 가능하게 연결된다. 컨트롤 로드(104)의 일단부는 제2 핀(108)을 통해 서브 커넥팅 로드(103)에 회동 가능하게 연결되며, 컨트롤 로드(104)의 타 단부에는 상기 피벗축(100)이 상대 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춰지는 원형의 축 구멍(109)이 형성된다.

게다가, 주 커넥팅 로드(102) 및 컨트롤 로드(104)의 중심선은 크랭크샤프트(77)의 축선에 직교하는 동일 평면에 배치되며, 컨트롤 로드(104)는 실린더 보어(79)에 인접하여 실린더 블록(73)에 설치되는 작동실(110)을 상하로 연장하게 관통한다.

그렇게 하여 크랭크샤프트(77)의 회전에 따라 피벗축(100)이 1/2의 감속비로 회전함에 따라 링크 기구(101)는 팽창 행정에서의 피스톤(78)의 스트로크를 압축 행정에서의 스트로크보다도 크게 하도록 작동하고, 이에 의해 동일한 흡입 혼합기량에 의해 큰 팽창 작업을 행하게 하여, 사이클의 열효율을 향상할 수 있다.

다음에 이 제3 실시예의 작용에 대해서 설명하면, 엔진 본체(21)의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구(85)에 구비되는 캠샤프트(86)와 크랭크샤프트(77) 사이에는, 상기 크랭크샤프트(77)의 회전 동력을 1/2의 감속비로 전달하는 타이밍 전동 수단(95)이 설치되고, 캠샤프트(86)에는 그 회전 축선으로부터 편심된 축선을 갖는 피벗축(100)이 설치되며, 상기 피벗축(100)에 링크 기구(101)의 일부를 구성하는 컨트롤 로드(104)가 연결되어 있다.

즉 밸브 작동 기구(85)가 OHC 형으로 구성되기 때문에, 밸브 작동 기구(85)를 구성하는 부품의 개수를 적게 하고, 밸브 작동 기구(85)를 비교적 소중량으로 함으로써 용이하게 고회전화가 가능해지며, 아울러 밸브 작동 기구(85)를 구성하는 부품간의 접촉 부위가 적어짐으로써 기계 소음을 저감할 수 있다.

또한, 상기 밸브 작동 기구(85)에 구비되는 캠샤프트(86)에는 타이밍 전동 수단(95)에 의해 크랭크샤프트(77)로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되지만, 그 캠샤프트(86)에 피벗축(100)이 설치되기 때문에, 피벗축을 갖는 회전축이 크랭크 케이스에 의해 회전 가능하게 지지되는 것에 비하면, 회전축을 배치하기 위한 스페이스를 확보할 필요가 없으며, 크랭크 케이스(72)의 콤팩트화를 도모하는 것이 가능해지는 동시에 엔진 높이를 낮게 설정하는 것이 가능해지고, 게다가 회전축 및 크랭크샤프트 사이에 회전축을 구동하기 위한 감속 구동 장치를 설치할 필요가 없기 때문에, 크랭크샤프트(77)의 축 길이를 단축할 수 있고, 엔진 전체의 콤팩트화가 가능해지고, 회전축이 필요 없기 때문에 부품 개수를 저감할 수 있다.

또한, 컨트롤 로드(104)는 엔진 본체(71)의 하부 및 상부 사이에서 비교적 긴 길이를 갖도록 형성되지만, 서브 커넥팅 로드(103)에 대한 연결점에서의 컨트롤 로드(104)의 진동량이 작아져서 마모를 억제할 수 있고, 아울러 비교적 길어져서 무거워지는 컨트롤 로드(104)가 카운터 웨이트 기능을 담당하게 되어, 크랭크샤프트(77)의 동적 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

또한, 주 커넥팅 로드(102) 및 컨트롤 로드(104)의 중심선이 동일 평면에 배치되기 때문에, 크랭크샤프트(77)의 축선을 따르는 방향에서 주 커넥팅 로드(102), 서브 커넥팅 로드(103) 및 컨트롤 로드(104)를 콤팩트하게 배치할 수 있고, 크랭크샤프트(77)의 양단부 베어링 사이의 거리를 단축할 수 있다. 또한, 폭발력에 의한 주 커넥팅 로드(102) 및 서브 커넥팅 로드(103)로의 부하를, 컨트롤 로드(104)를 크랭크샤프트(77)측으로 이동시킴으로써 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니고, 특허청구 범위에 기재된 본 발명을 이탈하지 않고 여러 가지의 설계변경을 하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 크랭크샤프트의 회전에 따라 피벗축이 1/2의 감속비로 회전함에 따라 링크 기구는 팽창 행정에서의 피스톤의 스트로크를 압축 행정에서의 스트로크보다도 크게 하도록 작동하고, 이에 의해 동일한 흡입 혼합기량에 의해 큰 팽창 작업을 행하게 하여, 사이클의 열효율을 향상할 수 있다.

또한, 서브 커넥팅 로드에 대한 연결점에서의 컨트롤 로드)의 진동량이 작아져서 마모를 억제할 수 있고, 아울러 비교적 길어져서 무거워지는 컨트롤 로드가 카운터 웨이트 기능을 담당하게 되어, 크랭크샤프트의 동적 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

또한, 주 커넥팅 로드 및 컨트롤 로드의 중심선이 동일 평면에 배치되기 때문에, 크랭크샤프트의 축선을 따르는 방향에서 주 커넥팅 로드, 서브 커넥팅 로드 및 컨트롤 로드를 콤팩트하게 배치할 수 있고, 크랭크샤프트의 양단부 베어링 사이의 거리를 단축할 수 있다. 또한, 폭발력에 의한 주 커넥팅 로드 및 서브 커넥팅 로드로의 부하를, 컨트롤 로드를 크랭크샤프트측으로 이동시킴으로써 감소시킬 수 있다.

Claims

일단이 피스톤 핀(59, 105)을 통해 피스톤(28, 78)에 연결되는 주 커넥팅 로드(60, 102)와, 엔진 본체(21, 71)의 크랭크 케이스(22, 72)에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크샤프트(27, 77)의 크랭크 핀(27c, 77c)에 연결되는 동시에 상기 주 커넥팅 로드(60, 102)의 타단에 연결되는 서브 커넥팅 로드(61, 103)와, 상기 주 커넥팅 로드(60, 102)의 연결 위치로부터 어긋난 위치에서 상기 서브 커넥팅 로드(61, 103)에 일단이 연결되는 컨트롤 로드(62, 104)와, 상기 크랭크샤프트(27, 77)와 평행한 편심 축선 둘레를 회전하는 것을 가능하게 하여 상기 크랭크 케이스(22, 72)에 회전 가능하게 지지되는 동시에 상기 크랭크샤프트(27, 77)로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되도록 하여 상기 컨트롤 로드(62, 104)의 타단에 연결되는 피벗축(55, 100)을 구비하는 스트로크 가변 엔진에 있어서,

엔진 본체(21, 71)의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구(35, 85)에 구비되는 캠샤프트(36, 86)와, 상기 피벗축(55, 100)이 연동, 연결되는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.
제1항에 있어서, 상기 피벗축(55)은, 상기 편심 축선을 회전 축선으로 하여 상기 크랭크 케이스(22)에 회전 가능하게 지지되는 동시에 상기 크랭크샤프트(27)로부터 1/2의 감속비로 감속된 회전 동력이 전달되는 회전축(46, 46')의 편심 위치에 설치되고, 상기 캠샤프트(36)와 상기 회전축(46, 46')의 사이에, 상기 캠샤프 트(36)에 설치되는 피동륜(52)과, 상기 회전축(46, 46')에 설치되는 구동륜(51)과, 상기 구동륜(51) 및 상기 피동륜(52)에 권취되는 무단 전동대(53)를 포함하는 타이밍 전동 수단(50)이 설치되는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.
제2항에 있어서, 상기 크랭크샤프트(27)로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하여 상기 회전축(46)에 전달하는 회전축 구동 수단(47A)과, 상기 타이밍 전동 수단(50)은 상기 크랭크 핀(27c)의 축 방향 양 외측에 나누어 배치되는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.
제2항에 있어서, 상기 크랭크 케이스(22)는 일측이 개방된 케이스 본체(25)와, 이 케이스 본체(25)의 개방단에 결합되는 사이드 커버(26)를 포함하며, 상기 크랭크샤프트(27)로부터의 회전 동력을 1/2로 감속하여 상기 회전축(46')에 전달하는 회전축 구동 수단(47B)과, 상기 타이밍 전동 수단(50)은 상기 크랭크 핀(27c)과 상기 사이드 커버(26)의 사이에, 상기 타이밍 전동 수단(50)을 상기 사이드 커버(26)측으로 하여 배치되는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트(27)는 상기 서브 커넥팅 로드(61)의 양측에 끼워지는 한 쌍의 밸런스 웨이트(27a, 27b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.
제1항에 있어서, 상기 엔진 본체(71)의 상부에 설치되는 밸브 작동 기구(85)에 구비되는 캠샤프트(86)와 상기 크랭크샤프트(77)의 사이에, 상기 크랭크샤프트(77)의 회전 동력을 1/2의 감속비로 전달하는 타이밍 전동 수단(95)이 설치되고, 상기 캠샤프트(86)에 그 회전 축선으로부터 편심된 축선을 갖는 상기 피벗축(100)이 설치되는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.
제6항에 있어서, 상기 주 커넥팅 로드(102) 및 상기 컨트롤 로드(104)의 중심선은 동일 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 스트로크 가변 엔진.