JP7034195B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、リンク機構を用いて膨張工程のストロークを圧縮工程のストロークよりも増加させた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine in which the stroke of the expansion process is increased more than the stroke of the compression process by using a link mechanism.

従来、リンク機構を用いて膨張工程のストロークを圧縮工程のストロークよりも増加させた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, an internal combustion engine in which the stroke of the expansion process is increased more than the stroke of the compression process by using a link mechanism is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１の内燃機関は、クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、シリンダ内を摺動自在なピストンと、ピストンに揺動自在に一端が連結された第１コネクティングロッドと、クランク軸と平行な回転軸線を有し、クランク軸の回転速度の１／２の回転速度で回転するサブクランク軸と、サブクランク軸に一端が連結される第２コネクティングロッドと、三角形の頂点に位置する様に配置された３つの回転軸線を有し、２つの回転軸線に第１コネクティングロッドとクランク軸とを夫々連結し、残りの１つの回転軸線が第２コネクティングロッドに連結されたブリッジ部材と、クランク軸に固定される駆動ギヤと、サブクランク軸に固定され、駆動ギヤと噛合する従動ギヤと、を備え、クランク軸から動力を出力する。 The internal combustion engine of Patent Document 1 includes a crank case that rotatably supports a crank shaft, a piston that is slidable in the cylinder, a first connecting rod whose one end is swingably connected to the piston, and a crank shaft. A sub-crank shaft that has parallel rotation axes and rotates at a rotation speed of 1/2 of the rotation speed of the crank shaft, a second connecting rod whose one end is connected to the sub-crank shaft, and a position located at the apex of the triangle. It has three rotation axes arranged in, and the first connecting rod and the crank shaft are connected to each of the two rotation axes, and the remaining one rotation axis is connected to the second connecting rod. It is equipped with a drive gear fixed to the shaft and a driven gear fixed to the sub-crank shaft and meshing with the drive gear, and outputs power from the crank shaft.

特開２００７－６４０１３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-64013

サブクランク軸をクランク軸の駆動力を利用してクランク軸の１／２の回転速度で回転させるには比較的大きなトルクが要求される。駆動ギヤと従動ギヤの減速比を大きく設定するために従動ギヤを大きくすると内燃機関自体も大きくなり、車種によっては内燃機関の搭載が困難となってしまう。 A relatively large torque is required to rotate the sub-crank shaft at a rotation speed of 1/2 of the crank shaft by using the driving force of the crank shaft. If the driven gear is increased in order to set a large reduction ratio between the drive gear and the driven gear, the internal combustion engine itself becomes large, and it becomes difficult to mount the internal combustion engine depending on the vehicle model.

本発明は、以上の点に鑑み、駆動ギヤと従動ギヤとの減速比を維持しつつ、従来よりも小型化を図ることができる内燃機関を提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine capable of being smaller than the conventional one while maintaining the reduction ratio between the drive gear and the driven gear.

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
クランク軸と、
前記クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、
シリンダと、
前記シリンダ内を摺動自在なピストンと、
前記ピストンに揺動自在に一端が連結された第１コネクティングロッドと、
前記クランク軸と平行な回転軸を有し、前記クランク軸の回転速度の１／２の回転速度で回転するサブクランク軸と、
前記サブクランク軸に一端が連結される第２コネクティングロッドと、
三角形の頂点に位置する様に配置された３つの回転軸線を有し、２つの回転軸線に前記第１コネクティングロッドと前記クランク軸とを夫々連結し、残りの１つの回転軸線が前記サブクランク軸の回転による少なくとも第２コネクティングロッドの進退運動によって規制されるブリッジ部材と、
前記クランク軸に固定される駆動ギヤと、
前記サブクランク軸に固定され、前記駆動ギヤの１／２の回転速度で回転する従動ギヤと、
前記駆動ギヤと前記従動ギヤとに噛合する中間ギヤと、
を備え、
前記中間ギヤから内燃機関に接続される変速機または回転電機に動力を出力することを特徴とする。 [1] In order to achieve the above object, the present invention
Crank shaft and
A crankcase that rotatably supports the crankshaft,
Cylinder and
With a piston that can slide inside the cylinder,
A first connecting rod having one end connected to the piston so as to be swingable,
A sub-crank shaft having a rotation shaft parallel to the crank shaft and rotating at a rotation speed of 1/2 of the rotation speed of the crank shaft,
A second connecting rod whose one end is connected to the sub-crank shaft,
It has three rotation axes arranged so as to be located at the apex of the triangle, the first connecting rod and the crank shaft are connected to each of the two rotation axes, and the remaining one rotation axis is the sub-crank shaft. A bridge member regulated by at least the advancing and retreating movement of the second connecting rod due to the rotation of the
The drive gear fixed to the crank shaft and
A driven gear fixed to the sub-crank shaft and rotating at a rotation speed of 1/2 of the drive gear,
An intermediate gear that meshes with the drive gear and the driven gear,
Equipped with
It is characterized in that power is output from the intermediate gear to a transmission or a rotary electric machine connected to an internal combustion engine .

本発明によれば、従動ギヤを小さくしても従動ギヤの回転速度を駆動ギヤの回転速度の１／２にすることができる。従って、本発明によれば、必要な減速比を得ながら、内燃機関の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the rotation speed of the driven gear can be halved from the rotation speed of the drive gear even if the driven gear is made smaller. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the internal combustion engine while obtaining a required reduction ratio.

［２］また、本発明においては、
揺動自在に設けられた案内部材を備え、
前記ブリッジ部材の１つの前記回転軸線は、前記案内部材の延在方向に沿って摺動自在に連結されており、
前記第２コネクティングロッドの他端は、前記案内部材の揺動端に揺動自在に連結されていることが好ましい。 [2] Further, in the present invention,
Equipped with a swingable guide member
The rotation axis of one of the bridge members is slidably connected along the extending direction of the guide member.
It is preferable that the other end of the second connecting rod is swingably connected to the swinging end of the guide member.

本発明によれば、従動ギヤを小さくしても従動ギヤの回転速度を駆動ギヤの回転速度の１／２にすることができる。従って、本発明によれば、必要な減速比を備えながら内燃機関の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the rotation speed of the driven gear can be halved from the rotation speed of the drive gear even if the driven gear is made smaller. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the internal combustion engine while providing a necessary reduction ratio.

［３］また、本発明においては、前記シリンダの中心軸線から外れた一方側に前記クランク軸と前記案内部材とが順に配置されていることが好ましい。 [3] Further, in the present invention, it is preferable that the crank shaft and the guide member are sequentially arranged on one side away from the central axis of the cylinder.

本発明によれば、内燃機関の高さを抑えて小型化を図ることができて、最適に配置することができる。 According to the present invention, the height of the internal combustion engine can be suppressed to reduce the size, and the internal combustion engine can be optimally arranged.

また、本発明によれば、従動ギヤを小さくしても中間ギヤを適切に設定することによって従動ギヤの回転速度を駆動ギヤの回転速度の１／２にすることができる。従って、本発明によれば、必要な減速比を備えながら内燃機関の小型化を図ることができる。 Further, according to the present invention, the rotation speed of the driven gear can be halved from the rotation speed of the drive gear by appropriately setting the intermediate gear even if the driven gear is made small. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the internal combustion engine while providing a necessary reduction ratio.

［４］また、本発明においては、前記第２コネクティングロッドと前記ブリッジ部材とは、案内部材を介することなく、直接揺動自在に連結されていてもよい。 [4] Further, in the present invention, the second connecting rod and the bridge member may be directly and swingably connected to each other without using a guide member.

本発明によれば、従動ギヤを小さくしても従動ギヤの回転速度を駆動ギヤの回転速度の１／２にすることができる。従って、本発明によれば、必要な減速比を備えながら内燃機関の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the rotation speed of the driven gear can be halved from the rotation speed of the drive gear even if the driven gear is made smaller. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the internal combustion engine while providing a necessary reduction ratio.

発明の実施形態の内燃機関を示す説明図。Explanatory drawing which shows the internal combustion engine of embodiment of an invention. 本実施形態の内燃機関の出力軸を示す説明図。The explanatory view which shows the output shaft of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の排気行程における上死点を示す説明図。Explanatory drawing which shows the top dead center in the exhaust stroke of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の吸気行程を示す説明図。The explanatory view which shows the intake stroke of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の吸気行程における下死点を示す説明図。Explanatory drawing which shows the bottom dead center in the intake stroke of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の圧縮行程を示す説明図。The explanatory view which shows the compression stroke of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の圧縮行程における上死点を示す説明図。Explanatory drawing which shows the top dead center in the compression stroke of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の膨張行程を示す説明図。The explanatory view which shows the expansion process of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の膨張行程における下死点を示す説明図。Explanatory drawing which shows the bottom dead center in the expansion stroke of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関のピストンストローク特性を示すグラフ。The graph which shows the piston stroke characteristic of the internal combustion engine of this embodiment. 本実施形態の内燃機関の第１コネクティングロッドの下端の移動軌跡を示すグラフ。The graph which shows the movement locus of the lower end of the 1st connecting rod of the internal combustion engine of this embodiment. 中間ギヤの有無による寸法の差を示す説明図。Explanatory drawing which shows the difference in dimension by the presence or absence of an intermediate gear.

図を参照して、発明の実施形態の内燃機関を説明する。 An internal combustion engine according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.

［内燃機関の構造］
図１を参照して、本実施形態の内燃機関１は、いわゆる複リンク式高膨張比エンジンであり、シリンダ２を有するシリンダブロック３と、シリンダ２の上面開口を覆うようにシリンダブロック３に設けられたシリンダヘッド４と、シリンダ２内を摺動自在なピストン５と、クランク軸６と、クランク軸６を支持するクランクケース７と、クランクケース７に揺動軸８ａを中心に揺動自在に設けられた案内部材８と、を備えている。 [Structure of internal combustion engine]
With reference to FIG. 1, the internal combustion engine 1 of the present embodiment is a so-called double-link type high expansion ratio engine, which is provided in the cylinder block 3 having a cylinder 2 and the cylinder block 3 so as to cover the upper surface opening of the cylinder 2. Cylinder head 4, a piston 5 that can slide inside the cylinder 2, a crank shaft 6, a crank case 7 that supports the crank shaft 6, and a crank case 7 that swings freely around a swing shaft 8a. The guide member 8 provided is provided.

内燃機関１は、シリンダ２とシリンダヘッド４とピストン５とで画定された燃焼室９を備えている。燃焼室９には、シリンダヘッド４に設けられた吸気ポート１０と排気ポート１１とが臨んでいる。吸気ポート１０は吸気バルブ１２で開閉自在に構成され、排気ポート１１は排気バルブ１３で開閉自在に構成されている。吸気バルブ１２及び排気バルブ１３は動弁機構（図示省略）により駆動される。 The internal combustion engine 1 includes a combustion chamber 9 defined by a cylinder 2, a cylinder head 4, and a piston 5. The combustion chamber 9 faces the intake port 10 and the exhaust port 11 provided in the cylinder head 4. The intake port 10 is configured to be openable and closable by the intake valve 12, and the exhaust port 11 is configured to be openable and closable by the exhaust valve 13. The intake valve 12 and the exhaust valve 13 are driven by a valve operating mechanism (not shown).

クランク軸６には、三角形の頂点状に配置された第１から第３の３つの回転軸線１４ａ～１４ｃを備えるブリッジ部材１４の中央の第１回転軸線１４ａが回転自在に連結されている。ピストン５には、第１コネクティングロッド１５の一端が連結されている。第１コネクティングロッド１５の他端には、ブリッジ部材１４の一方側の第２回転軸線１４ｂが回転自在に連結されている。なお、回転軸線１４ａがクランク軸６のクランクピンに相当する。 A first rotation axis 14a at the center of a bridge member 14 having three first to third rotation axes 14a to 14c arranged in a triangular apex shape is rotatably connected to the crank shaft 6. One end of the first connecting rod 15 is connected to the piston 5. A second rotation axis 14b on one side of the bridge member 14 is rotatably connected to the other end of the first connecting rod 15. The rotation axis 14a corresponds to the crank pin of the crank shaft 6.

案内部材８は、揺動中心としての揺動軸８ａから揺動端８ｂに向かって延びるように配置された長孔８ｃを備えている。この長孔８ｃに沿って摺動自在となるように、案内部材８にブリッジ部材１４の残りの１つの第３回転軸線１４ｃが連結されている。 The guide member 8 includes an elongated hole 8c arranged so as to extend from the swing shaft 8a as the swing center toward the swing end 8b. The remaining one third rotation axis 14c of the bridge member 14 is connected to the guide member 8 so as to be slidable along the elongated hole 8c.

クランクケース７には、クランク軸６の下方に位置させてサブクランク軸１６が回転自在に設けられている。サブクランク軸１６には、第２コネクティングロッド１７の一端が連結されている。第２コネクティングロッド１７の他端は、案内部材８の揺動端８ｂに連結されている。サブクランク軸１６には、サブクランク軸１６の軸線から偏心した位置に軸線を有するピボット軸１７ａが一体に設けられている。ピボット軸１７ａを介してサブクランク軸１６が第２コネクティングロッド１７に連結される。 The crankcase 7 is provided with a sub-crankshaft 16 rotatably located below the crankshaft 6. One end of the second connecting rod 17 is connected to the sub-crank shaft 16. The other end of the second connecting rod 17 is connected to the swing end 8b of the guide member 8. The sub-crank shaft 16 is integrally provided with a pivot shaft 17a having an axis at a position eccentric from the axis of the sub-crank shaft 16. The sub-crank shaft 16 is connected to the second connecting rod 17 via the pivot shaft 17a.

ブリッジ部材１４や第２コネクティングロッド１７、案内部材８を省略した図２を参照して、クランク軸６には、クランク軸６と同心で一体に回転する駆動ギヤ１８が設けられている。サブクランク軸１６には、サブクランク軸１６と同心で一体に回転する従動ギヤ１９が設けられている。クランクケース７には、駆動ギヤ１８及び従動ギヤ１９と噛合する中間ギヤ２０が回転自在に設けられている。駆動ギヤ１８の回転は、駆動ギヤ１８と噛合する中間ギヤ２０と従動ギヤ１９も噛合することにより中間ギヤ２０を介して従動ギヤ１９に伝達される。 With reference to FIG. 2 in which the bridge member 14, the second connecting rod 17, and the guide member 8 are omitted, the crank shaft 6 is provided with a drive gear 18 that rotates concentrically with the crank shaft 6. The sub-crank shaft 16 is provided with a driven gear 19 that rotates concentrically with the sub-crank shaft 16. The crankcase 7 is rotatably provided with an intermediate gear 20 that meshes with the drive gear 18 and the driven gear 19. The rotation of the drive gear 18 is transmitted to the driven gear 19 via the intermediate gear 20 by engaging the intermediate gear 20 and the driven gear 19 that mesh with the drive gear 18.

駆動ギヤ１８と従動ギヤ１９のギヤ比は、駆動ギヤ１８が２回転すると従動ギヤ１９が１回転するように設定されている。換言すれば、クランク軸６の回転速度の１／２の回転速度でサブクランク軸１６が回転することとなり、減速比は２に設定されているということになる。 The gear ratio between the drive gear 18 and the driven gear 19 is set so that the driven gear 19 makes one rotation when the drive gear 18 makes two rotations. In other words, the sub-crank shaft 16 rotates at a rotation speed that is ½ of the rotation speed of the crank shaft 6, and the reduction ratio is set to 2.

中間ギヤ２０には出力軸２１が設けられており、内燃機関１は、出力軸２１から変速機（図示省略）や回転電機（図示省略）などに動力を出力する。 The intermediate gear 20 is provided with an output shaft 21, and the internal combustion engine 1 outputs power from the output shaft 21 to a transmission (not shown), a rotary electric machine (not shown), or the like.

本実施形態の内燃機関１では、吸引行程の下死点において、案内部材８の揺動端部が最もシリンダ２の中心軸線２ａに近づくように構成されている。また、膨張行程の下死点において、案内部材８の揺動端部が最もシリンダ２の中心軸線２ａから遠ざかり、且つブリッジ部材１４と第１コネクティングロッド１５とが連結される第２回転軸線１４ｂがシリンダ２の中心軸線２ａ上であって最も下方に位置するように構成されている。 In the internal combustion engine 1 of the present embodiment, the swing end portion of the guide member 8 is configured to be closest to the central axis 2a of the cylinder 2 at the bottom dead center of the suction stroke. Further, at the bottom dead center of the expansion stroke, the swing end portion of the guide member 8 is farthest from the central axis 2a of the cylinder 2, and the second rotation axis 14b to which the bridge member 14 and the first connecting rod 15 are connected is formed. It is configured to be located on the central axis 2a of the cylinder 2 and at the lowest position.

［内燃機関の作動］
図３から図９を参照して、本実施形態の内燃機関１の作動を説明する。 [Operation of internal combustion engine]
The operation of the internal combustion engine 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 9.

［吸気行程］
図３から図５を参照して、本実施形態の内燃機関１の吸気行程は、図３の上死点から図４を経て図５の吸気行程の下死点までピストン５が移動する。このとき、案内部材８の揺動端８ｂは、サブクランク軸１６の回転によって第２コネクティングロッド１７を介してシリンダ２の中心軸線２ａ側に引っ張られ、図５のピストン５が下死点に到達したときには、揺動端８ｂは最もシリンダ２の中心軸線２ａに接近した状態となる。 [Intake stroke]
With reference to FIGS. 3 to 5, in the intake stroke of the internal combustion engine 1 of the present embodiment, the piston 5 moves from the top dead center of FIG. 3 to the bottom dead center of the intake stroke of FIG. At this time, the swing end 8b of the guide member 8 is pulled toward the central axis 2a side of the cylinder 2 via the second connecting rod 17 by the rotation of the sub-crank shaft 16, and the piston 5 in FIG. 5 reaches the bottom dead center. At this time, the swing end 8b is in a state of being closest to the central axis 2a of the cylinder 2.

［圧縮行程］
図５から図７を参照して、本実施形態の内燃機関１の圧縮行程は、図５の吸気行程の下死点から図６を経て図７の上死点までピストン５が移動し、燃焼室９内の混合ガスを圧縮する。圧縮行程では、案内部材８の揺動端８ｂは、サブクランク軸１６の回転によって第２コネクティングロッド１７によって押されて、次第にシリンダ２の中心軸線２ａから離れるように揺動していく。 [Compression stroke]
With reference to FIGS. 5 to 7, in the compression stroke of the internal combustion engine 1 of the present embodiment, the piston 5 moves from the bottom dead center of the intake stroke of FIG. 5 to the top dead center of FIG. 7, and burns. The mixed gas in the chamber 9 is compressed. In the compression stroke, the swing end 8b of the guide member 8 is pushed by the second connecting rod 17 by the rotation of the sub-crank shaft 16 and gradually swings away from the central axis 2a of the cylinder 2.

［膨張行程］
図７から図９を参照して、本実施形態の内燃機関１の膨張行程は、燃焼室９内の混合ガスに点火することによって図７の圧縮行程の上死点から図８を経て図９の膨張行程の下死点までピストン５が移動する。図５の下死点と図９の下死点を比較すると明らかなように、図９の膨張行程の下死点の方が、図５の吸気行程の下死点よりも下方へ下がっていることがわかる。 [Expansion stroke]
With reference to FIGS. 7 to 9, the expansion stroke of the internal combustion engine 1 of the present embodiment is performed from the top dead center of the compression stroke of FIG. 7 by igniting the mixed gas in the combustion chamber 9 via FIG. The piston 5 moves to the bottom dead center of the expansion stroke of. As is clear from comparing the bottom dead center of FIG. 5 with the bottom dead center of FIG. 9, the bottom dead center of the expansion stroke of FIG. 9 is lower than the bottom dead center of the intake stroke of FIG. You can see that.

また、膨張行程においては、案内部材８の揺動端８ｂは、サブクランク軸１６の回転によって第２コネクティングロッド１７を介してシリンダ２の中心軸線２ａから離れる側に押されて、図９のピストン５が膨張行程の下死点に到達したときには、揺動端８ｂは最もシリンダ２の中心軸線２ａから離隔した状態となる。 Further, in the expansion stroke, the swing end 8b of the guide member 8 is pushed to the side away from the central axis 2a of the cylinder 2 via the second connecting rod 17 by the rotation of the sub-crank shaft 16, and the piston of FIG. 9 When 5 reaches the bottom dead center of the expansion stroke, the swing end 8b is in a state of being farthest from the central axis 2a of the cylinder 2.

［排気行程］
図９及び図３を参照して、本実施形態の内燃機関１の排気行程は、図９の下死点から図３の上死点までピストン５が移動し、燃焼室９内の排ガスが排出される。排気行程では、案内部材８の揺動端８ｂは、サブクランク軸１６の回転によって第２コネクティングロッド１７によって引っ張られ、次第にシリンダ２の中心軸線２ａに近づくように揺動していく。 [Exhaust stroke]
With reference to FIGS. 9 and 3, in the exhaust stroke of the internal combustion engine 1 of the present embodiment, the piston 5 moves from the bottom dead center of FIG. 9 to the top dead center of FIG. 3, and the exhaust gas in the combustion chamber 9 is discharged. Will be done. In the exhaust stroke, the swing end 8b of the guide member 8 is pulled by the second connecting rod 17 by the rotation of the sub-crank shaft 16 and gradually swings toward the central axis 2a of the cylinder 2.

［内燃機関のストローク特性］
図１０は、本実施形態の内燃機関１のストローク特性を示している。点線は比較例としてのオットーサイクルの内燃機関のストローク特性を示している。オットーサイクルと比較して、膨張行程のストロークが長く膨張行程の時間が長く採れることがわかる。 [Stroke characteristics of internal combustion engine]
FIG. 10 shows the stroke characteristics of the internal combustion engine 1 of the present embodiment. The dotted line shows the stroke characteristics of the Otto cycle internal combustion engine as a comparative example. It can be seen that the stroke of the expansion stroke is longer and the time of the expansion stroke is longer than that of the Otto cycle.

［第１コネクティングロッド下端の移動軌跡］
図１１は、第１コネクティングロッド１５の下端の移動軌跡を示している。図１１から明らかなように、ストロークの長い膨張行程において、第１コネクティングロッド１５の下端がピストン５の摺動方向と略同一方向に移動していることがわかる。これにより、ピストン５の摺動方向とは異なる方向の力がピストン５に加わることを抑制することができ、騒音を抑制し、シリンダ２とピストン５との摩擦抵抗を低減することができる。なお、図１１において、一点鎖線はピストン軌跡を示し、二点鎖線はクランク軸に連結される一般的なコンロッド大端部の移動軌跡を示している。 [Movement locus of the lower end of the first connecting rod]
FIG. 11 shows the movement locus of the lower end of the first connecting rod 15. As is clear from FIG. 11, it can be seen that the lower end of the first connecting rod 15 moves in substantially the same direction as the sliding direction of the piston 5 in the expansion stroke with a long stroke. As a result, it is possible to suppress the application of a force in a direction different from the sliding direction of the piston 5 to the piston 5, noise can be suppressed, and the frictional resistance between the cylinder 2 and the piston 5 can be reduced. In FIG. 11, the one-dot chain line shows the piston locus, and the two-dot chain line shows the movement locus of a general connecting rod large end connected to the crank shaft.

［本実施形態の内燃機関の効果］
本実施形態の内燃機関１によれば、吸気バルブ１２を極端に遅閉じすることなく、膨張行程の時間およびピストン５の摺動ストロークを増加させることができる。 [Effect of Internal Combustion Engine of the Present Embodiment]
According to the internal combustion engine 1 of the present embodiment, the time of the expansion stroke and the sliding stroke of the piston 5 can be increased without closing the intake valve 12 extremely late.

また、本実施形態によれば、最もストロークが長くなる膨張行程時の第１コネクティングロッド１５の進退運動を、従来よりもシリンダ２の中心軸線に沿った動きに近づけさせることができ、内燃機関１の振動を抑制し、ピストン５とシリンダ２との摩擦も低減させることができる。 Further, according to the present embodiment, the advancing / retreating movement of the first connecting rod 15 during the expansion stroke, which has the longest stroke, can be made closer to the movement along the central axis of the cylinder 2 than in the conventional case, and the internal combustion engine 1 can be made closer to the movement along the central axis of the cylinder 2. Vibration can be suppressed and friction between the piston 5 and the cylinder 2 can be reduced.

また、本実施形態によれば、案内部材８を揺動させる揺動手段を、第２コネクティングロッド１７と、サブクランク軸１６と、駆動ギヤ１８と、中間ギヤ２０と、従動ギヤ１９と、で構成し、クランク軸６の回転を動力源とした機械的な構造で構成している。このため、従来のように、吸気バルブの開閉タイミングを膨張比変更に伴って変更する必要がなく、簡素な機械的構造で膨張比変更が可能となる。 Further, according to the present embodiment, the swinging means for swinging the guide member 8 is a second connecting rod 17, a sub-crank shaft 16, a drive gear 18, an intermediate gear 20, and a driven gear 19. It is configured and has a mechanical structure powered by the rotation of the crank shaft 6. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to change the opening / closing timing of the intake valve according to the expansion ratio change, and the expansion ratio can be changed with a simple mechanical structure.

また、本実施形態によれば、内燃機関１の高さ方向の寸法を抑えて小型化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the internal combustion engine 1 by suppressing the dimensions in the height direction.

また、本実施形態によれば、吸気バルブ１２を遅閉じすることなく、膨張行程の時間およびピストン５の摺動ストロークを増加させることができる。 Further, according to the present embodiment, the time of the expansion stroke and the sliding stroke of the piston 5 can be increased without closing the intake valve 12 late.

また、本実施形態によれば、ピストン５の摺動ストロークが最も長くなる膨張行程時の第１コネクティングロッド１５の進退運動を、従来よりもシリンダ２の中心軸線２ａに沿った動きに近づけさせることができ、これにより、内燃機関１の振動を抑制し、ピストン５とシリンダ２との摩擦も低減させることができる。 Further, according to the present embodiment, the advancing / retreating motion of the first connecting rod 15 during the expansion stroke in which the sliding stroke of the piston 5 becomes the longest is made closer to the motion along the central axis 2a of the cylinder 2 than in the conventional case. This makes it possible to suppress the vibration of the internal combustion engine 1 and reduce the friction between the piston 5 and the cylinder 2.

また、本実施形態によれば、従動ギヤ１９を小さくしても従動ギヤ１９の回転速度を駆動ギヤ１８の回転速度の１／２にすることができる。従って、本実施形態によれば、必要な減速比を得ながら、内燃機関の小型化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, even if the driven gear 19 is made smaller, the rotation speed of the driven gear 19 can be halved from the rotation speed of the drive gear 18. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the internal combustion engine while obtaining a required reduction ratio.

また、本実施形態によれば、動力を出力する中間ギヤ２０の外径や歯数は駆動ギヤ１８と従動ギヤ１９の減速比に影響を及ぼさないため、中間ギヤ２０の外径や歯数を適宜変更することができる。このため、内燃機関１の特性を変更し、高回転型の内燃機関と高トルク型の内燃機関との変更を容易にすることができる。 Further, according to the present embodiment, since the outer diameter and the number of teeth of the intermediate gear 20 that outputs power do not affect the reduction ratio of the drive gear 18 and the driven gear 19, the outer diameter and the number of teeth of the intermediate gear 20 are determined. It can be changed as appropriate. Therefore, the characteristics of the internal combustion engine 1 can be changed to facilitate the change between the high-speed internal combustion engine and the high-torque internal combustion engine.

［比較例の内燃機関］
上記実施形態においては、中間ギヤ２０を介した駆動ギヤ１８と従動ギヤ１９との間の動力伝達を説明した。図１２は、比較例の内燃機関１を示している。一点鎖線は本実施形態の内燃機関の高さ方向及び幅方向寸法の長方形を示し、二点鎖線は比較例の内燃機関の高さ方向及び幅方向寸法の長方形を示している。図１２に示す比較例の内燃機関１では、中間ギヤを介することなく点線で示した駆動ギヤ１８’を同じく点線で示した従動ギヤ１９’に直接噛合させている。比較例では、中間ギヤ２０を用いていないため、同一の減速比を得ようとすると従動ギヤ１９’が大きくなり、内燃機関１全体としても高さ方向、幅方向ともに大きくなってしまうことが図１２からもわかる。 [Comparative example internal combustion engine]
In the above embodiment, the power transmission between the drive gear 18 and the driven gear 19 via the intermediate gear 20 has been described. FIG. 12 shows an internal combustion engine 1 of a comparative example. The alternate long and short dash line shows the rectangle of the height direction and the width direction dimension of the internal combustion engine of the present embodiment, and the two-dot chain line shows the rectangle of the height direction and the width direction dimension of the internal combustion engine of the comparative example. In the internal combustion engine 1 of the comparative example shown in FIG. 12, the drive gear 18'shown by the dotted line is directly meshed with the driven gear 19'shown by the dotted line without going through the intermediate gear. In the comparative example, since the intermediate gear 20 is not used, the driven gear 19'becomes large when trying to obtain the same reduction ratio, and the internal combustion engine 1 as a whole also becomes large in both the height direction and the width direction. It can be seen from 12.

［他の実施形態の内燃機関］
なお、上記実施形態の内燃機関１においては、案内部材８を備えるものを説明したが、本発明の内燃機関はこれに限らず、例えば、案内部材を備えずに第２コネクティングロッド１７がブリッジ部材１４の第３回転軸線１４ｃの位置で直接連結されていてもよい。 [Internal combustion engine of another embodiment]
In the internal combustion engine 1 of the above embodiment, the one provided with the guide member 8 has been described, but the internal combustion engine of the present invention is not limited to this, and for example, the second connecting rod 17 is a bridge member without the guide member. It may be directly connected at the position of the third rotation axis 14c of 14.

１ 内燃機関
２ シリンダ
２ａ 中心軸線
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ ピストン
６ クランク軸
７ クランクケース
８ 案内部材
８ａ 揺動軸
８ｂ 揺動端
８ｃ 長孔
９ 燃焼室
１０ 吸気ポート
１１ 排気ポート
１２ 吸気バルブ
１３ 排気バルブ
１４ ブリッジ部材
１４ａ 第１回転軸線
１４ｂ 第２回転軸線
１４ｃ 第３回転軸線
１５ 第１コネクティングロッド
１６ サブクランク軸
１７ 第２コネクティングロッド
１８ 駆動ギヤ
１９ 従動ギヤ
２０ 中間ギヤ
２１ 出力軸 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 2a Central axis 3 Cylinder block 4 Cylinder head 5 Piston 6 Crankcase 7 Crankcase 8 Guide member 8a Swing shaft 8b Swing end 8c Long hole 9 Combustion chamber 10 Intake port 11 Exhaust port 12 Intake valve 13 Exhaust Valve 14 Bridge member 14a 1st rotation axis 14b 2nd rotation axis 14c 3rd rotation axis 15 1st connecting rod 16 Sub crank shaft 17 2nd connecting rod 18 Drive gear 19 Driven gear 20 Intermediate gear 21 Output shaft

Claims (4)

クランク軸と、
前記クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、
シリンダと、
前記シリンダ内を摺動自在なピストンと、
前記ピストンに揺動自在に一端が連結された第１コネクティングロッドと、
前記クランク軸と平行な回転軸を有し、前記クランク軸の回転速度の１／２の回転速度で回転するサブクランク軸と、
前記サブクランク軸に一端が連結される第２コネクティングロッドと、
三角形の頂点に位置する様に配置された３つの回転軸線を有し、２つの回転軸線に前記第１コネクティングロッドと前記クランク軸とを夫々連結し、残りの１つの回転軸線が前記サブクランク軸の回転による少なくとも第２コネクティングロッドの進退運動によって規制されるブリッジ部材と、
前記クランク軸に固定される駆動ギヤと、
前記サブクランク軸に固定され、前記駆動ギヤの１／２の回転速度で回転する従動ギヤと、
前記駆動ギヤと前記従動ギヤとに噛合する中間ギヤと、
を備え、
前記中間ギヤから内燃機関に接続される変速機または回転電機に動力を出力することを特徴とする内燃機関。 Crank shaft and
A crankcase that rotatably supports the crankshaft,
Cylinder and
With a piston that can slide inside the cylinder,
A first connecting rod having one end connected to the piston so as to be swingable,
A sub-crank shaft having a rotation shaft parallel to the crank shaft and rotating at a rotation speed of 1/2 of the rotation speed of the crank shaft,
A second connecting rod whose one end is connected to the sub-crank shaft,
It has three rotation axes arranged so as to be located at the apex of the triangle, the first connecting rod and the crank shaft are connected to each of the two rotation axes, and the remaining one rotation axis is the sub-crank shaft. A bridge member regulated by at least the advancing and retreating movement of the second connecting rod due to the rotation of the
The drive gear fixed to the crank shaft and
A driven gear fixed to the sub-crank shaft and rotating at a rotation speed of 1/2 of the drive gear,
An intermediate gear that meshes with the drive gear and the driven gear,
Equipped with
An internal combustion engine characterized in that power is output from the intermediate gear to a transmission or a rotary electric machine connected to the internal combustion engine. 請求項１に記載の内燃機関であって、
揺動自在に設けられた案内部材を備え、
前記ブリッジ部材の１つの前記回転軸線は、前記案内部材の延在方向に沿って摺動自在に連結されており、
前記第２コネクティングロッドの他端は、前記案内部材の揺動端に揺動自在に連結されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1.
Equipped with a swingable guide member
The rotation axis of one of the bridge members is slidably connected along the extending direction of the guide member.
An internal combustion engine characterized in that the other end of the second connecting rod is swingably connected to the swinging end of the guide member. 請求項２に記載の内燃機関であって、
前記シリンダの中心軸線から外れた一方側に前記クランク軸と前記案内部材とが順に配置されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 2.
An internal combustion engine characterized in that the crank shaft and the guide member are sequentially arranged on one side of the cylinder off the central axis. 請求項１に記載の内燃機関であって、
前記第２コネクティングロッドと前記ブリッジ部材とは揺動自在に直接連結されていることを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1.
An internal combustion engine characterized in that the second connecting rod and the bridge member are directly connected to each other so as to be swingable.
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