Moteur à mouvement alternatif ayant
un ensemble de cylindre et de piston L'invention concerne un moteur à mouvement alternatif ayant un ensemble de cylindre et de piston.
Dans un moteur à mouvement alternatif, une bielle qui relie le piston à un vilebrequin exécute des mouvements latéraux ou des mouvements d'oscillation latéraux pour transmettre la force de rotation au vilebrequin. La poussée latérale du piston, due aux mouvements latéraux de la bielle est appliquée au cylindre. La poussée latérale est exercée par la surface périphérique extérieure, du piston sur la surface périphérique intérieure du cy--lindre, généralement sur un plan défini par les mouvements latéraux de la bielle. Ainsi, l'action de la poussée latérale provoque un contact à frottement considérable entre la surface périphérique intérieure du cylindre et la surface périphérique extérieure du piston, ce qui conduit à une assez grande perte de puissance due au frottement, ou perte par frottement.
Pour diminuer la perte par frottement due à l'action de la poussée latérale, on a tenté jusqu'à présent de monter des galets sur le piston. Cependant, comme un jeu entre la surface périphérique extérieure du piston et la surface périphérique intérieure du cylindre varie suivant la dilatation thermique du piston et du cylindre, les galets montés sur le piston sont pressés trop fort vers la surface périphérique intérieure du cylindre ou sont trop écartés de celle-ci, de sorte qu'on ne peut obtenir un roulement doux des galets à la surface périphéri-que intérieure du cylindre, ce qui fait qu'on ne parvient pas à obtenir une réduction efficace de la perte par frottement.
L'invention a été faite dans le but de porter remède aux difficultés précitées, et son but est de procurer un moteur à mouvement alternatif ayant un ensemble
de cylindre et de piston, dans lequel des galets montés sur un piston peuvent être sûrement en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure d'un cylindre, pour réduire sûrement la perte par frottement due
à l'action de la poussée latérale, même dans un cas où
le jeu entre la surface périphérique extérieure du piston et la surface périphérique intérieure du cylindre varie en dépendance de la dilatation thermique du piston et du cylindre.
Le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention comprend un cylindre, un piston animé d'un mouvement alternatif dans le cylindre, une bielle reliant pour fonctionnement le piston à un vilebrequin, au moins deux ouvertures formées des deux côtés de la jupe du piston,, un arbre monté dans chacune des ouvertures et s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'axe du piston, au moins une paire de galets montés chacun sur l'arbre, de façon mobile le long de l'axe de l'arbre et avançant vers l'extérieur par rapport à la surface périphérique extérieure du piston pour être en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre, et des moyens de sollicitation disposés entre les galets, sur l'arbre, pour solliciter les galets à s'écarter, en pouvant céder, les uns des autres, dans la direction axiale de l'arbre.
Par suite, dans le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention, comme au moins une paire de galets s'avançant vers l'extérieur à partir de la surface périphérique extérieure du piston sont en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre et comme les galets peuvent se déplacer axialement sur l'arbre à l'encontre des moyens de sollicitation, même dans un cas où le jeu entre la surface périphérique extérieure du piston et la surface périphérique intérieure du cylindre varie en dépendance de la dilatation thermique du piston et du cylindre pendant le fonctionnement du moteur, les galets peuvent toujours être maintenus en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre et peuvent empêcher la surface périphérique extérieure du piston de venir en contact,avec un frottement considérable,
avec la surface périphérique intérieure du cylindre, en raison de l'action de la poussée latérale du piston, pour permettre ainsi une réduction efficace de la perte par frottement.
Au moins deux ouvertures, comme mentionné ci-dessus, sont,de préférence, disposées des côtés opposés de la région de jupe du piston, sur un plan définissant les mouvements latéraux de la bielle en fonctionnement. Chaque galet dans au moins une paire de galets, a une forme telle
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direction axiale de l'arbre corresponde à la configuration de la surface périphérique intérieure du cylindre
en sorte qu'aucune charge localisée ne puisse être appliquée par la paroi du cylindre au galet.
Le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention sera exposé maintenant plus en détail sur des formes de réalisation préférées de l'invention, en se référant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation préférée du moteur à mouvement alternatif suivant l'invention, sur laquelle un piston est montré partiellement en coupe ;
- la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie du moteur à mouvement alternatif montré à la figure 1, sur laquelle un piston et des moyens de roulement sont montrés partiellement dans des coupes transversales ;
- la figure 3 est une vue en élévation latérale du piston montré à la figure 1;
- la figure 4 est une vue explicative agrandie d'une partie du moteur à mouvement alternatif montré à la figure 2 ;
- la figure 5 est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie d'une autre forme de réalisation du moteur à mouvement alternatif suivant l'invention ; et
- la figure 6 est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie d'une autre forme de réalisation suivant l'invention.
L'indice de référence 1 désigne un cylindre, l'indice de référence 2 un piston et l'indice de référence 3 une bielle. Le piston a une région à segments 4 et une région de jupe 5. Deux ouvertures 6 sont formées dans la région de jupe 5. Les ouvertures 6 sont arrangées sur les côtés opposés de la région de jupe 5, dans le plan d'action de la bielle 3, c'est-à-dire dans un plan 7 défini par les mouvements latéraux de la bielle 3, comme montré par la ligne en traits mixtes de la figure 2, la position préférée de ouvertures 6 étant légèrement en dessous de l'axe du piston. Des moyens de roulement 8 sont attachés à chacune des ouvertures 6. Chaque moyen de roulement 8 comprend un arbre 9 fixé à ses deux extrémités axiales aux deux parois latérales de l'ouverture 6, respectivement,
et s'étendant dans une direction perpendiculaire au plan 7, une paire de galets 10, 11 montés sur l'arbre 9 et des ressorts à disques coniques ou des ressorts Belleville 12 qui sont disposés entre les galets de chaque paire comme moyens de sollicitation. Les galets appariés 10, 11 comprennent des roulements à rouleaux ou des roulements à aiguilles dans lesquels chacun des anneaux intérieurs 13 des roulements est fixé à l'arbre 9 et où chacun des anneaux extérieurs 14 a un profil en section qui correspond à la surface périphérique intérieure 15 du cylindre
1 par rapport à la direction axiale de l'arbre 9. Deux ressorts à disques coniques 12 sont arrangés pour s'opposer à deux autres ressorts à disques coniques 12, les deux ressorts à disques coniques respectifs 12 se recouvrant l'un l'autre, le bord périphérique extérieur des ressorts à disques coniques 12 butant contre l'anneau extérieur 14 en sorte que les ressorts à disques coniques 12 sollicitent, en leur permettant de céder, les deux anneaux extérieurs 14 vers l'extérieur, dans la direction axiale A de l'arbre 9, en sorte de les écarter l'un de l'autre. Chacun des anneaux extérieurs 14 est mo-
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est fixé à l'arbre 9 entre les deux anneaux intérieurs 13 et les ressorts à disques coniques 12 tournent ensemble; avec l'anneau extérieur 14 autour de l'anneau 16. Le déplacement radial des ressorts à disques coniques 12 peut être empêché de façon sûre par l'anneau 16, chacun des arbres 9 est monté dans des trous latéraux 17 passant de bout en bout, formés dans la région de jupe 5, dans la position correspondant à chacune des ouvertures 6.
Les moyens de roulement 8 sont adaptés de façon telle que la surface périphérique extérieure 18 des galets 10,11, c'est-à-dire la surface périphérique 18 des anneaux extérieurs 14 quand la surface de roulement s'avance légèrement radialement à l'extérieur, au-delà de
la surface périphérique extérieure 19 de la région de jupe 5 , est en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1. Chacun des anneaux extérieurs 14 est sollicité, en lui permettant de céder, par les ressorts à disques coniques 12 et pressé contre la surface périphérique intérieure 15 et ainsi maintenu élastiquement pour être en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1.
Pendant le mouvement alternatif du piston 2 dans le cylindre 1, du lubrifiant est fourni à la surface périphérique extérieure de la région à segments 4 et de la région de jupe 5 du piston 2, aux galets 10, 11 et à la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1, en sorte que des pellicules d'huile soient formées entre la surface périphérique intérieure du cylindre 1 et la surface périphérique extérieure du piston 2, ainsi qu'entre la surface périphérique extérieure des galets 10, 11 et la surface périphérique intérieure 15.
Le piston 2 est fait d'un alliage d'aluminium ou d'un métal léger du genre de l'aluminium, et le cylindre
1 est fait de fonte. La surface périphérique intérieure
15 du cylindre 1 a reçu l'application d'un placage de chrome.
Des segments de piston sont montés sur la région de segments 4 du piston 2, comme segment de compression et comme segment à huile.
Dans le moteur à mouvement alternatif, de construction précédente, les galets 10, 11 des moyens de roulement 8 sont maintenus en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1 pendant le mouvement alternatif du piston 2 dans le cylindre 1, pour empêcher un contact à frottement considérable entre le piston 2 et le cylindre 1 par suite de l'action de la poussée latérale du piston 2, en sorte de réduire la perte par frottement.
La relation entre la poussée latérale du piston
et les moyens de roulement 8 sera exposée maintenant plus spécifiquement en se référant à la figure 4.
Pendant le mouvement alternatif du piston 2 dans
le cylindre 1, une force de réaction F est exercée par
le cylindre 1 sur les moyens de roulement 8 comme réaction de la poussée latérale du piston 2. La force F peut être décomposée en une composante R le long de la direction axiale de l'arbre 9, et une composante P dans la direction, perpendiculaire à l'axe de l'arbre 9. La composante axiale R comprime les ressorts à disques coniques
12 par les anneaux extérieurs 14,14 des galets 10,11.
En supposant qu'un angle Y soit formé entre une ligne tangentielle 20 en regard de la force de réaction F sur la surface périphérique extérieure 18 de l'anneau extérieur 14, et une ligne droite 21 en parallèle à l'axe
de l'arbre 9, un angle Y identique est formé aussi entre la force de réaction F et la composante P,et la composante axiale R peut être déterminée par l'équation (1) suivante :
R = F sin Y (1)
Si le diamètre du cylindre est assez grand, l'angle Y est très petit et la composante R est beaucoup plus petite comparativement à la force de réaction F, en sorte que la force de compression appliquée aux ressorts à disques coniques 12 est très petite . Par suite, il n'est pas nécessaire de faire la force de sollicitation ou l'élasticité des ressorts à disques coniques 12 si grande, et aussi la force de réaction F peut être absorbée de façon satisfaisante par les ressorts à disques coniques 12.
En plus, même si le jeu entre la surface périphérique extérieure du piston 2 et la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1 est diminué,- en raison de la dilatation thermique du piston 2 et du cylindre 1, puisque les anneaux extérieurs 14, 14 se déplacent en direction axiale de l'arbre 9, à l'encontre de l'élasticité ou de la force de sollicitation des ressorts à disques 12, les anneaux extérieurs 14,14 peuvent être maintenus en contact à roulement avec la surface périphérique intérieure 15
du cylindre 1, de sorte que les moyens de roulement 8 sont maintenus pour rouler ou se déplacer avec rotation sur
la surface périphérique intérieure 15.
Par conséquent, les moyens de roulement 8,8 sont maintenus pour rouler sur la surface périphérique intérieure 15 dans un état de charge préalable sous l'action des ressorts à disques coniques 12 pendant le.mouvement alternatif du piston 2, de sorte.que les moyens de roulement 8,8 peuvent être empêchés de façon sûre de rebondir sur la surface périphérique intérieure 15 pour assurer que les moyens de roulement 8,8 et le piston 2 ne viennent pas en collision avec la surface périphérique intérieure
15 du cylindre 1, et les moyens de roulement 8,8 empêchent des phénomènes indésirables tels que des rayures
de la surface périphérique intérieure 15.
Dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, bien que les moyens de sollicitation comprennent quatre ressorts à disques coniques 12, les moyens de sollicitation ne sont pas réduits à cela seulement dans l'invention.
Par exemple, les moyens de sollicitation peuvent être constitués par un ressort à boudin 25 en sorte que les anneaux extérieurs 14,14 des galets 10,11 puissent être sollicités vers l'extérieur en direction axiale par le ressort à boudin 25 pour maintenir le contact à roulement entre les anneaux extérieurs 14,14 et la surface périphérique intérieure 15 du cylindre 1.
En outre, comme montré à la figure 6, les moyens
de sollicitation peuvent être constitués aussi de deux ressorts à disques coniques 26. Dans cette forme de réalisation, deux ressorts à disques coniques 26,26 sont disposés l'un en face de l'autre et pressent les anneaux extérieurs 14,14 vers l'extérieur en direction axiale. En outre, au lieu que soit prévue une bague entre les anneaux intérieurs 13,13, on a formé dans les faces opposées 27,
27 des anneaux extérieurs 14,14 respectivement, des gradins 28,28 dans lesquels les bords périphériques extérieurs
29,29 des ressorts à disques coniques 26,26 sont amenés à buter contre ces gradins 28,28 respectivement, pour empêcher un mouvement relatif entre les ressorts à disques coniques 26,26 et les anneaux extérieurs 14,14.
En variante, dans toutes les formes de réalisation, dont il a été question ci-dessus, les anneaux intérieurs
13,13 peuvent être remplacés par un élément tubulaire unique s'étendant dans la direction axiale de l'arbre 9.
En outre, des ouvertures disposées des côtés opposés de la région de jupe du piston, dans le plan définissant le mouvement latéral de la bielle, peuvent être placés chaque fois à raison de plus de deux le long de l'axe du
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l'axe du piston, et des moyens de roulement peuvent être montés respectivement pour chaque ouverture.
Au surplus, bien qu'une forme, de réalisation spécifique d'un moteur à essence à quatre temps soit représentée à la figure 1, le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention n'est pas limité simplement à des moteurs à essence à quatre temps, mais l'invention peut s'appliquer à divers types de moteurs à mouvement alternatif tels que des moteurs à essence à deux temps ou des moteurs Diesel.
Comme dit précédemment, dans le moteur à mouvement alternatif suivant l'invention, puisqu' une paire de galets est pressée élastiquement ou poussée vers l'extérieur en direction axiale de l'arbre par les moyens de sollicitation, et que chacun des galets est maintenu en contact
à roulement avec la surface périphérique intérieure du cylindre, les galets peuvent se déplacer en direction axiale de l'arbre lorsqu'un jeu entre le piston et le cylindre varie en dépendance de la dilatation thermique du piston, pendant le fonctionnement du moteur, les galets peuvent toujours être maintenus en contact à roulement fiable avec la surface périphérique intérieure du cylindre et les galets empêchent efficacement le piston de venir en contact à frottement considérable avec le cylindre par suite de l'action de la poussée latérale du piston,
en permettant ainsi une réduction efficace de la perte
par frottement.
En plus, puisque les moyens de sollicitation peuvent absorber élastiquement la force de réaction F exercée par le cylindre sur le galet en raison de l'action
de la poussée latérale du piston, les moyens de sollicitation peuvent modérer de façon sûre le choc causé par la force de réaction F. Au surplus, comme l'arbre s'étend dans une direction perpendiculaire à l'axe du piston et qu'une paire de galets capables de se mouvoir en direction axiale de l'arbre sont pressés élastiquement dans la direction axiale par les moyens de sollicitation disposés entre les galets des paires, les moyens de sollicitation doivent seulement recevoir la composante axiale R de la force de réaction F et l'élasticité ou la force de sollicitation des moyens de sollicitation n'a pas besoin d'être si grande.
Par suite, les moyens de sollicitation peuvent absorber de façon sûre la force de réaction due à l'action de la poussée latérale du piston, même dans le cas où l'invention est appliquée à un moteur Diesel ou analogue ayant une poussée latérale du piston relativement grande. Au surplus, puisque les galets peuvent rouler ou se déplacer avec rotation dans un état de charge préalable sur la surface périphérique intérieure du cylindre par les moyens de sollicitation, dans cette invention, le mouvement de rebondissement des galets sur la surface périphérique intérieure du cylindre et la collision des galets et du piston contre la surface périphérique intérieure du cylindre peuvent être empêchés de façon sûre, et des phénomènes indésirables tels que des rayures de la surface périphérique intérieure peuvent être empêchés efficacement.
Reciprocating motor having
The invention relates to a reciprocating engine having a cylinder and piston assembly.
In a reciprocating engine, a connecting rod that connects the piston to a crankshaft performs lateral movements or lateral oscillation movements to transmit the rotational force to the crankshaft. The lateral thrust of the piston, due to the lateral movements of the connecting rod is applied to the cylinder. The lateral thrust is exerted by the outer peripheral surface of the piston on the inner peripheral surface of the cylinder, generally on a plane defined by the lateral movements of the connecting rod. Thus, the action of the lateral thrust causes considerable friction contact between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the piston, which leads to a fairly large loss of power due to friction, or loss by friction.
To reduce the friction loss due to the action of lateral thrust, attempts have so far been made to mount rollers on the piston. However, as a clearance between the external peripheral surface of the piston and the internal peripheral surface of the cylinder varies according to the thermal expansion of the piston and the cylinder, the rollers mounted on the piston are pressed too hard towards the internal peripheral surface of the cylinder or are too spaced from it, so that one can obtain a smooth rolling of the rollers on the periphery-inner surface of the cylinder, which means that one does not manage to obtain an effective reduction of the friction loss.
The invention was made with the aim of remedying the aforementioned difficulties, and its aim is to provide an AC motor having an assembly
cylinder and piston, in which rollers mounted on a piston can surely be in rolling contact with the inner peripheral surface of a cylinder, to surely reduce the friction loss due
to the action of lateral thrust, even in a case where
the clearance between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder varies in dependence on the thermal expansion of the piston and the cylinder.
The reciprocating engine according to the invention comprises a cylinder, a reciprocating piston in the cylinder, a connecting rod connecting for operation the piston to a crankshaft, at least two openings formed on both sides of the skirt of the piston, , a shaft mounted in each of the openings and extending in a direction perpendicular to the axis of the piston, at least one pair of rollers each mounted on the shaft, movably along the axis of the shaft and advancing outwardly relative to the outer peripheral surface of the piston to be in rolling contact with the inner peripheral surface of the cylinder, and biasing means disposed between the rollers, on the shaft, for biasing the rollers to move aside, being able to yield, from each other, in the axial direction of the shaft.
As a result, in the reciprocating engine according to the invention, as at least one pair of rollers advancing outward from the outer peripheral surface of the piston are in rolling contact with the inner peripheral surface of the cylinder and as the rollers can move axially on the shaft against the biasing means, even in a case where the clearance between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder varies in dependence on the thermal expansion of the piston and the cylinder during engine operation, the rollers can still be kept in rolling contact with the inner peripheral surface of the cylinder and can prevent the outer peripheral surface of the piston from coming into contact, with considerable friction,
with the inner peripheral surface of the cylinder, due to the action of the lateral thrust of the piston, thereby allowing an effective reduction of the friction loss.
At least two openings, as mentioned above, are preferably arranged on opposite sides of the skirt region of the piston, on a plane defining the lateral movements of the connecting rod in operation. Each roller in at least one pair of rollers, has such a shape
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axial direction of the shaft corresponds to the configuration of the inner peripheral surface of the cylinder
so that no localized load can be applied by the cylinder wall to the roller.
The reciprocating motor according to the invention will now be explained in more detail on preferred embodiments of the invention, with reference to the drawings attached to this specification, in which:
- Figure 1 is a longitudinal sectional view of a preferred embodiment of the reciprocating motor according to the invention, in which a piston is shown partially in section;
- Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the reciprocating engine shown in Figure 1, in which a piston and rolling means are partially shown in cross-sections;
- Figure 3 is a side elevational view of the piston shown in Figure 1;
- Figure 4 is an enlarged explanatory view of part of the reciprocating motor shown in Figure 2;
- Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of part of another embodiment of the reciprocating motor according to the invention; and
- Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of part of another embodiment according to the invention.
The reference index 1 designates a cylinder, the reference index 2 a piston and the reference index 3 a connecting rod. The piston has a segment region 4 and a skirt region 5. Two openings 6 are formed in the skirt region 5. The openings 6 are arranged on opposite sides of the skirt region 5, in the action plane of the connecting rod 3, that is to say in a plane 7 defined by the lateral movements of the connecting rod 3, as shown by the dashed line in Figure 2, the preferred position of openings 6 being slightly below the piston axis. Rolling means 8 are attached to each of the openings 6. Each rolling means 8 comprises a shaft 9 fixed at its two axial ends to the two side walls of the opening 6, respectively,
and extending in a direction perpendicular to the plane 7, a pair of rollers 10, 11 mounted on the shaft 9 and springs with conical discs or Belleville springs 12 which are arranged between the rollers of each pair as biasing means. The paired rollers 10, 11 include roller bearings or needle bearings in which each of the inner rings 13 of the bearings is fixed to the shaft 9 and where each of the outer rings 14 has a sectional profile which corresponds to the peripheral surface inner 15 of the cylinder
1 with respect to the axial direction of the shaft 9. Two conical disc springs 12 are arranged to oppose two other conical disc springs 12, the two respective conical disc springs 12 overlapping each other , the outer peripheral edge of the conical disc springs 12 abutting the outer ring 14 so that the conical disc springs 12 urge, by allowing them to yield, the two outer rings 14 outward, in the axial direction A of shaft 9, so as to separate them from each other. Each of the outer rings 14 is mo-
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is fixed to the shaft 9 between the two inner rings 13 and the conical disc springs 12 rotate together; with the outer ring 14 around the ring 16. The radial movement of the conical disc springs 12 can be safely prevented by the ring 16, each of the shafts 9 is mounted in lateral holes 17 passing from end to end , formed in the skirt region 5, in the position corresponding to each of the openings 6.
The rolling means 8 are adapted so that the outer peripheral surface 18 of the rollers 10, 11, that is to say the peripheral surface 18 of the outer rings 14 when the rolling surface advances slightly radially to the outside, beyond
the outer peripheral surface 19 of the skirt region 5 is in rolling contact with the inner peripheral surface 15 of the cylinder 1. Each of the outer rings 14 is stressed, allowing it to yield, by the springs of conical discs 12 and pressed against the inner peripheral surface 15 and thus resiliently held so as to be in rolling contact with the inner peripheral surface 15 of the cylinder 1.
During the reciprocating movement of the piston 2 in the cylinder 1, lubricant is supplied to the outer peripheral surface of the segment region 4 and of the skirt region 5 of the piston 2, to the rollers 10, 11 and to the inner peripheral surface 15 of the cylinder 1, so that oil films are formed between the inner peripheral surface of the cylinder 1 and the outer peripheral surface of the piston 2, as well as between the outer peripheral surface of the rollers 10, 11 and the inner peripheral surface 15 .
Piston 2 is made of an aluminum alloy or a light metal like aluminum, and the cylinder
1 is made of cast iron. The inner peripheral surface
15 of cylinder 1 received the application of chrome plating.
Piston rings are mounted on the piston ring region 4 of the piston 2, as a compression ring and as an oil ring.
In the reciprocating engine of previous construction, the rollers 10, 11 of the rolling means 8 are kept in rolling contact with the inner peripheral surface 15 of the cylinder 1 during the reciprocating movement of the piston 2 in the cylinder 1, to prevent considerable friction contact between the piston 2 and the cylinder 1 as a result of the action of the lateral thrust of the piston 2, so as to reduce the friction loss.
The relationship between the lateral thrust of the piston
and the rolling means 8 will now be described more specifically with reference to FIG. 4.
During the reciprocating movement of the piston 2 in
cylinder 1, a reaction force F is exerted by
the cylinder 1 on the rolling means 8 as reaction of the lateral thrust of the piston 2. The force F can be broken down into a component R along the axial direction of the shaft 9, and a component P in the direction, perpendicular to the axis of the shaft 9. The axial component R compresses the springs with conical discs
12 by the outer rings 14,14 of the rollers 10,11.
Assuming that an angle Y is formed between a tangential line 20 opposite the reaction force F on the outer peripheral surface 18 of the outer ring 14, and a straight line 21 parallel to the axis
of the shaft 9, an identical angle Y is also formed between the reaction force F and the component P, and the axial component R can be determined by the following equation (1):
R = F sin Y (1)
If the diameter of the cylinder is large enough, the angle Y is very small and the component R is much smaller compared to the reaction force F, so that the compression force applied to the conical disc springs 12 is very small. As a result, it is not necessary to make the biasing force or the elasticity of the conical disc springs 12 so great, and also the reaction force F can be satisfactorily absorbed by the conical disc springs 12.
In addition, even if the clearance between the outer peripheral surface of the piston 2 and the inner peripheral surface 15 of the cylinder 1 is reduced, - due to the thermal expansion of the piston 2 and of the cylinder 1, since the outer rings 14, 14 are move in the axial direction of the shaft 9, against the elasticity or the biasing force of the disc springs 12, the outer rings 14,14 can be kept in rolling contact with the inner peripheral surface 15
of the cylinder 1, so that the rolling means 8 are held to roll or move with rotation on
the inner peripheral surface 15.
Consequently, the rolling means 8,8 are held to roll on the inner peripheral surface 15 in a state of prior charge under the action of the conical disc springs 12 during the reciprocating movement of the piston 2, so that the rolling means 8,8 can be reliably prevented from bouncing on the inner peripheral surface 15 to ensure that the rolling means 8,8 and the piston 2 do not collide with the inner peripheral surface
15 of cylinder 1, and the rolling means 8,8 prevent undesirable phenomena such as scratches
of the inner peripheral surface 15.
In the embodiment described above, although the biasing means comprise four conical disc springs 12, the biasing means are not reduced to this only in the invention.
For example, the biasing means may be constituted by a coil spring 25 so that the outer rings 14,14 of the rollers 10,11 can be biased outward in an axial direction by the coil spring 25 to maintain contact rolling between the outer rings 14,14 and the inner peripheral surface 15 of the cylinder 1.
In addition, as shown in Figure 6, the means
stress can also consist of two conical disc springs 26. In this embodiment, two conical disc springs 26,26 are arranged one opposite the other and press the outer rings 14,14 towards outside in axial direction. In addition, instead of providing a ring between the inner rings 13, 13, the opposite faces 27 have been formed,
27 outer rings 14,14 respectively, steps 28,28 in which the outer peripheral edges
29,29 of the conical disc springs 26,26 are brought to abut against these steps 28,28 respectively, to prevent relative movement between the conical disc springs 26,26 and the outer rings 14,14.
Alternatively, in all of the embodiments discussed above, the inner rings
13, 13 can be replaced by a single tubular element extending in the axial direction of the shaft 9.
In addition, openings arranged on opposite sides of the skirt region of the piston, in the plane defining the lateral movement of the connecting rod, may be placed each time more than two along the axis of the
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the axis of the piston, and rolling means can be mounted respectively for each opening.
In addition, although a specific embodiment of a four-stroke petrol engine is shown in FIG. 1, the reciprocating engine according to the invention is not simply limited to four-stroke petrol engines time, but the invention can be applied to various types of reciprocating engines such as two-stroke petrol engines or diesel engines.
As said previously, in the reciprocating motor according to the invention, since a pair of rollers is elastically pressed or pushed outwards in the axial direction of the shaft by the biasing means, and each of the rollers is held in touch
bearing with the inner peripheral surface of the cylinder, the rollers can move in the axial direction of the shaft when a clearance between the piston and the cylinder varies depending on the thermal expansion of the piston, during the operation of the engine, the rollers can always be kept in reliable rolling contact with the inner peripheral surface of the cylinder and the rollers effectively prevent the piston from coming into contact with considerable friction with the cylinder as a result of the action of the lateral thrust of the piston,
thereby enabling effective loss reduction
by friction.
In addition, since the biasing means can elastically absorb the reaction force F exerted by the cylinder on the roller due to the action
lateral thrust of the piston, the biasing means can reliably moderate the shock caused by the reaction force F. In addition, as the shaft extends in a direction perpendicular to the axis of the piston and that pair of rollers capable of moving in the axial direction of the shaft are resiliently pressed in the axial direction by the biasing means arranged between the rollers of the pairs, the biasing means must only receive the axial component R of the reaction force F and the elasticity or the biasing force of the biasing means need not be so great.
As a result, the biasing means can safely absorb the reaction force due to the action of the lateral thrust of the piston, even in the case where the invention is applied to a diesel engine or the like having a lateral thrust of the piston. relatively large. Furthermore, since the rollers can roll or move with rotation in a prior state of charge on the inner peripheral surface of the cylinder by the biasing means, in this invention, the rebound movement of the rollers on the inner peripheral surface of the cylinder and the collision of the rollers and the piston against the inner peripheral surface of the cylinder can be safely prevented, and undesirable phenomena such as scratches of the inner peripheral surface can be effectively prevented.