JP2000055164A - Piston-crank mechanism - Google Patents

Piston-crank mechanism

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JP2000055164A JP10222077A JP22207798A JP2000055164A JP 2000055164 A JP2000055164 A JP 2000055164A JP 10222077 A JP10222077 A JP 10222077A JP 22207798 A JP22207798 A JP 22207798A JP 2000055164 A JP2000055164 A JP 2000055164A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the friction load between the slide contacting surfaces of a piston and cylinder of a piston and crank mechanism to perform conversion of reciprocation into rotary motion and vice versa and reduce the wear of the slide contacting surfaces resulting from the friction load and also the loss of transmitted power. SOLUTION: A link mechanism (9, 10, 5, 4) between a piston 1 and crank shaft is configured so that the direction (C9) of a free link 9 whose one end is pivoted by piston parts (1, 6) through a piston pin 8 is identical to the reciprocating direction of the piston 1 (direction of the axis CP of piston) approx. in the middle in the reciprocation of the piston 1 and is dislocated to a minor extent at the upper and the lower dead point, so as to decrease the friction between the slide contacting surfaces D of the piston and cylinder at the middle point where the load maximizes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車用エンジ
ン等に使用されるピストン・クランク機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston / crank mechanism used for an automobile engine or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピストンの往復運動を回転運動に変換す
るピストン・クランク機構は、蒸気機関の発明から始ま
って、現代では自動車用エンジンにおいても採用され、
広く普及している。このピストン・クランク機構には、
シリンダ・ピストン間、クランクピンの軸受部等の摺動
部分があって、そこに摩擦抵抗が生じ、動力伝達に伴う
過酷な荷重変動、摩擦力変動、発熱による動力損失が大
きく、伝動効率を低下させ、また、シリンダ・ピスト
ン、軸受部等の損耗を早める元となっていることは周知
のことである。
2. Description of the Related Art A piston-crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion started from the invention of a steam engine, and is now adopted also in an automobile engine.
Widespread. This piston and crank mechanism
There is a sliding part between the cylinder and piston, such as the bearing part of the crankpin, where frictional resistance is generated, and severe load fluctuations, frictional force fluctuations and power loss due to power transmission due to power transmission are large, and the transmission efficiency is reduced. It is well known that this is a factor that accelerates the wear of cylinders, pistons, bearings and the like.

【0003】伝動効率を向上し、シリンダ・ピストン、
軸受部等の部品の損耗を防ぐために、従来から、材料、
構造、潤滑、冷却等に関して種々の改良が重ねられてき
ている。しかし、従来のピストン・クランク機構は、基
本的には、図5に示す機構が用いられており、この機構
に関する画期的な改良は行われていなかった。
[0003] The transmission efficiency has been improved,
To prevent wear of parts such as bearings, materials,
Various improvements have been made to the structure, lubrication, cooling, and the like. However, the conventional piston / crank mechanism basically uses the mechanism shown in FIG. 5, and no epoch-making improvement regarding this mechanism has been made.

【0004】従来のピストン・クランク機構の構造は、
ひとつの気筒に関しては、図5に模式的に示したように
なっており、ピストン101の上死点(図5(a))で
はシリンダ102室の爆発行程または吸引行程の直前、
下死点(図5(c))では、排気行程または圧縮行程の
直前であって、ピストン101がほぼ静止状態にある一
方、他の気筒の爆発力やクランクシャフト103とこれ
と一体のクランクアーム104との慣性力によりクラン
クシャフト103の回転方向Aに回転する。クランクア
ーム104とコネクションロッド105、コネクション
ロッド105とピストンロッド106の各連結部は、そ
れぞれクランクピン107、ピストンピン108により
枢支されているから、ピストンロッド106にはほとん
ど曲げモーメントが掛からず、シリンダ102とピスト
ン101との摺接面Dには側圧も側圧による摩擦力も加
わっていない。
The structure of a conventional piston / crank mechanism is as follows.
One cylinder is schematically illustrated in FIG. 5. At the top dead center of the piston 101 (FIG. 5A), immediately before the explosion stroke or the suction stroke of the cylinder 102,
At the bottom dead center (FIG. 5C), immediately before the exhaust stroke or the compression stroke, the piston 101 is in a substantially stationary state, while the explosive force of the other cylinder and the crankshaft 103 and the crank arm integrated therewith. The crankshaft 103 rotates in the rotation direction A by the inertial force with the crankshaft 104. The connecting portions of the crank arm 104 and the connection rod 105, and the connection portions of the connection rod 105 and the piston rod 106 are pivotally supported by the crank pin 107 and the piston pin 108, respectively. Neither side pressure nor frictional force due to the side pressure is applied to the sliding contact surface D between the piston 102 and the piston 102.

【0005】一方、ピストンの行程の上から下への中間
点(図5(b))では、爆発行程においては、クランク
シャフト103の回転Aは、主に、図5のピストン10
7の下向きの推力、すなわち、シリンダ102の爆発力
に依存することになる。ここでは、コネクションロッド
105からクランクアーム104に回転力を与えるが、
このとき、コネクションロッド105は、ピストンロッ
ド106に対してその軸線が大きくθだけ傾いている。
ピストンロッド106はピストン101と一体に固着さ
れているので、コネクションロッド105がクランクア
ーム104を強く押す回転駆動力の反力がピストンピン
108に加わり、ピストンロッド106に曲げモーメン
トが加わる。これによりシリンダ102内でピストン1
01がこじられ、摺接面Dには大きな側圧とこれに伴う
摩擦力が加わる。
On the other hand, at an intermediate point from the top to the bottom of the piston stroke (FIG. 5B), during the explosion stroke, the rotation A of the crankshaft 103 is mainly caused by the piston 10 in FIG.
7, the downward thrust, that is, the explosive force of the cylinder 102. Here, a rotational force is applied from the connection rod 105 to the crank arm 104,
At this time, the axis of the connection rod 105 is largely inclined by θ with respect to the piston rod 106.
Since the piston rod 106 is integrally fixed to the piston 101, a reaction force of a rotational driving force that strongly presses the crank arm 104 by the connection rod 105 is applied to the piston pin 108, and a bending moment is applied to the piston rod 106. As a result, the piston 1
As a result, a large lateral pressure and a frictional force are applied to the sliding contact surface D.

【0006】このように、図5(a)〜(c)における
クランクピン107摺動部の側圧とこれに起因する摩擦
力の変化は、およそ図6のPO1に示すように、上死点
(a)、下死点(c)で小さく、爆発行程の中間点
(b)で大きくなっている。
[0006] As described above, the lateral pressure of the sliding portion of the crank pin 107 and the change of the frictional force resulting therefrom in FIGS. 5 (a) to 5 (c) are approximately as shown by PO1 in FIG. a), it is small at the bottom dead center (c) and large at the middle point (b) of the explosion stroke.

【0007】なお、ピストン・シリンダの吸引行程では
駆動側が入れ替わって、クランクアーム104からコネ
クションロッド105が駆動され、コネクションロッド
105がピストンロッド106をその軸線方向に押し上
げる。このときも、コネクションロッド105とピスト
ンロッド106との傾きθによって、摺接面Dに側圧と
これに伴う摩擦力が加わる。吸引の抵抗力はクランクア
ーム104の駆動力よりは小さいから、その値はやや下
がり、図6のPO2のようになるが、ピストン101の往
復行程の中間点で最大となる点はPO1と同様である。
In the piston / cylinder suction stroke, the drive side is switched, and the connection rod 105 is driven from the crank arm 104, and the connection rod 105 pushes up the piston rod 106 in the axial direction. Also at this time, due to the inclination θ between the connection rod 105 and the piston rod 106, a lateral pressure and a frictional force associated therewith are applied to the sliding contact surface D. Since the suction resistance is smaller than the driving force of the crank arm 104, the value slightly decreases and becomes Po2 in FIG. 6, but the maximum point at the middle point of the reciprocating stroke of the piston 101 is the same as PO1. is there.

【0008】図5(d)、すなわち、ピストン101の
排気行程あるいは圧縮行程では、他の気筒の爆発力やク
ランクシャフト103やクランクアーム104の慣性力
によりクランクアーム104がクランクシャフト103
の回転方向Aに回転していて、コネクションロッド10
5との連結部であるクランクピン107の摺動部を押
す。この押す力は、コネクションロッド105、ピスト
ンロッド106、ピストン101を押上げて、排気ある
いは圧縮するだけなので、爆発行程の場合ほどではな
く、吸入行程とほぼ同様のPO2となる。
In FIG. 5D, that is, in the exhaust stroke or the compression stroke of the piston 101, the crank arm 104 is moved by the explosive force of another cylinder or the inertia force of the crank shaft 103 or the crank arm 104.
Of the connection rod 10
The sliding part of the crank pin 107, which is the connection part with the 5, is pressed. This pushing force only pushes up the connection rod 105, the piston rod 106, and the piston 101 to exhaust or compress, so that the PO2 is not the same as in the explosion stroke but almost the same as the suction stroke.

【0009】このように、吸入、圧縮、爆発、排気の各
行程中、ピストン101の速度が最高となる中間点(図
5(b)、(d))において、ピストン101とシリン
ダ102との摺接面Dの側圧、摩擦力が、図6に示すよ
うに、最大となる。
As described above, during each of the suction, compression, explosion, and exhaust strokes, the sliding between the piston 101 and the cylinder 102 is performed at the intermediate point (FIGS. 5B and 5D) where the speed of the piston 101 is the highest. The lateral pressure and the frictional force of the contact surface D become maximum as shown in FIG.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のピストン・クランク機構においては、ピストン101
の速度が最高となる中間点において、ピストン101と
シリンダ102との摺接面Dの側圧、摩擦力が最大とな
るので、シリンダ102と、シリンダ102に摺接する
ピストン101とは、非常に過酷な状態に耐えなければ
ならない。特にシリンダ102の中間部は、ピストン1
01のスピードと側圧、摩擦力が最大となる部分だか
ら、状態は過酷である。
As described above, in the conventional piston / crank mechanism, the piston 101
At the intermediate point where the speed of the piston 101 is highest, the lateral pressure and the frictional force of the sliding surface D between the piston 101 and the cylinder 102 become maximum, so that the cylinder 102 and the piston 101 sliding on the cylinder 102 are extremely severe. Must withstand the condition. In particular, the middle part of the cylinder 102
Since the speed, lateral pressure and frictional force of 01 are the parts where the maximum force is obtained, the condition is severe.

【0011】長期間の使用や焼き付きを生じたピストン
・シリンダを分解すると、図7(a)に示すように、シ
リンダ102の中間点Cと、ピストン101の摺接面D
とが著しく損傷していることからも、ピストン101の
スピードと側圧、摩擦力が最大のきびしい状態をうかが
い知ることができる。また、このピストン101のスピ
ードと側圧、摩擦力は、ピストン101、シリンダ10
2の寿命を短くするだけでなく、無用な側圧、摩擦力に
エンジンのパワーが消費され、ピストン・シリンダ機構
の伝動効率、エンジン効率を低下させる元になってい
る。
When the piston / cylinder that has been used for a long time or has seizure is disassembled, the intermediate point C of the cylinder 102 and the sliding surface D of the piston 101 are disassembled as shown in FIG.
It can be seen from the fact that the piston 101 is severely damaged and the speed, lateral pressure and frictional force of the piston 101 are maximum. The speed, side pressure and frictional force of the piston 101 are determined by the piston 101 and the cylinder 10.
In addition to shortening the service life of No. 2, the power of the engine is consumed by unnecessary side pressure and frictional force, which reduces the transmission efficiency of the piston / cylinder mechanism and the engine efficiency.

【0012】一方、ピストン101の往復行程の上下死
点に達するときは、ピストン101とシリンダ102と
の摺接面Dの摩擦力が小さく、制動が効いていない状態
となっているので、オーバーラン気味となって、クラン
クアーム104を上死点、下死点で無意味に押したり、
引いたりして、クランクシャフト103の軸受や、クラ
ンクピン107、ピストンピン108に衝撃的に側圧を
加え、いたずらに、これらの部品の損傷を早めることに
なる。
On the other hand, when the piston 101 reaches the vertical dead center in the reciprocating stroke of the piston 101, the frictional force of the sliding contact surface D between the piston 101 and the cylinder 102 is small, and the braking is not effective. It seems that the crank arm 104 is pushed insignificantly at top dead center and bottom dead center,
By pulling it, a side pressure is applied to the bearing of the crankshaft 103, the crankpin 107, and the piston pin 108 in a shocking manner, so that damage to these parts is unnecessarily accelerated.

【0013】長期間の使用や焼き付きを生じたクランク
ピンを分解すると、図7(b)に示すように、クランク
ピン107の損傷面Eが上記の衝撃を発生する角度位置
に集中していることからも、この事実をうかがうことが
できる。この衝撃力にも、エンジンのパワーが消費さ
れ、ピストン・シリンダ機構の伝動効率、エンジン効率
を低下させる。
When the crankpin which has been used for a long period of time or seized is disassembled, as shown in FIG. 7B, the damaged surface E of the crankpin 107 is concentrated at the angular position where the above-mentioned impact is generated. You can see this fact from The power of the engine is also consumed by this impact force, which lowers the transmission efficiency of the piston / cylinder mechanism and the engine efficiency.

【0014】この発明は、上述の課題を解決し、ピスト
ン・シリンダ間のピストン行程中間点の摺接面の側圧、
摩擦力が少なく、上下死点の衝撃力が少なく、円滑にピ
ストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換
できるピストン・クランク機構を提供するものである。
[0014] The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a lateral pressure on a sliding contact surface at a midpoint of a piston stroke between a piston and a cylinder.
An object of the present invention is to provide a piston / crank mechanism that has a small frictional force and a small impact force at a top and bottom dead center and can smoothly convert a reciprocating motion of a piston into a rotational motion of a crankshaft.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項1のピストン・クランク機構の発明は、ピ
ストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換
するピストン・クランク機構において、シリンダ内を往
復摺動するピストン部と、上記ピストン部にピストン部
の中心軸線に配置されたピストンピンを介して枢支され
たフリーリンクと、上記フリーリンクの他端のフリーリ
ンク枢支点に連結されるとともに、クランクシャフトと
ともに回動自在のクランクアームのクランクピンに連結
されて、ピストンの往復運動をクランクシャフトに伝達
する、複数のリンクからなる中間リンク機構とを具備
し、中間リンク機構の少なくともひとつのリンクが、ピ
ストン部の往復摺動行程に応じて、クランクシャフトを
囲うクランクケースを基準とした所定の軌跡に沿って運
動することにより、ピストン部がその往復行程の少なく
とも中間点にあるとき、フリーリンク枢支点が、ほぼピ
ストン部の中心軸線上に来るようにしたことを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a piston-crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion of a crankshaft. A free link pivotally supported on the piston portion via a piston pin disposed on a central axis of the piston portion, and a free link pivot point at the other end of the free link. An intermediate link mechanism consisting of a plurality of links connected to a crankpin of a crank arm that is rotatable together with the crankshaft and transmitting reciprocating motion of the piston to the crankshaft. Link that surrounds the crankshaft according to the reciprocating sliding stroke of the piston By moving along a predetermined reference trajectory, the free link pivot point is substantially located on the center axis of the piston portion when the piston portion is at least at the midpoint of the reciprocating stroke. I do.

【0016】請求項2の発明のピストン・クランク機構
は、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動
に変換するピストン・クランク機構において、シリンダ
内を往復摺動するピストン部と、上記ピストン部にピス
トン部の中心軸線に配置されたピストンピンを介して枢
支されたフリーリンクと、一端が上記フリーリンクの他
端に枢支され、他端がクランクシャフトを囲うクランク
ケースに枢支されたクロスリンクと、上記クロスリンク
のクランクケースとの枢支点を除く任意の部位に一端が
枢支され、他端が上記クランクシャフトとともに回動自
在のクランクアームに枢支されたコネクションロッドと
を具備し、ピストン部がその往復行程の中間点にあると
き、フリーリンクのピストン部との枢支点とクロスリン
クとの枢支点とを結ぶフリーリンク軸線が、ピストン部
の往復運動方向とほぼ一致することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a piston-crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion of a crankshaft. A free link pivotally supported via a piston pin disposed on the central axis of the section, and a cross link pivotally supported at one end by the other end of the free link and at the other end by a crankcase surrounding the crankshaft. And a connection rod, one end of which is pivotally supported at an arbitrary part except a pivot point of the crosslink with the crankcase, and the other end of which is pivotally supported by a crank arm that is rotatable together with the crankshaft. When the part is at the midpoint of its reciprocation, the pivot point between the free link piston and the cross link is Department free link axis, characterized in that substantially coincides with the reciprocating direction of the piston portion.

【0017】請求項1および2の発明によれば、ピスト
ンの往復行程の中間点でピストンとシリンダとの側圧、
摺動摩擦が著しく低減され、ピストンが滑らかに摺動
し、上下死点では、若干の側圧、摩擦力が生じて、ピス
トンの制動作用が出る。
According to the first and second aspects of the present invention, the lateral pressure between the piston and the cylinder at an intermediate point of the reciprocating stroke of the piston,
The sliding friction is remarkably reduced, the piston slides smoothly, and a slight lateral pressure and a frictional force are generated at the upper and lower dead points, thereby exerting a braking action of the piston.

【0018】請求項3の発明のピストン・クランク機構
は、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動
に変換するピストン・クランク機構において、シリンダ
内を往復摺動するピストン部(ピストン+ピストンロッ
ド等)と、上記ピストン部にピストン部の中心軸線に配
置されたピストンピンを介して枢支されたフリーリンク
と、中間点が上記フリーリンクの他端に枢支されたアイ
ドラーリンクと、一端が上記アイドラーリンクの一端に
枢支され、他端がクランクシャフトを囲うクランクケー
スの一側に枢支されたクロスリンクと、一端が上記アイ
ドラーリンクの他端に枢支され、他端が上記クランクケ
ースの他側に枢支されたガイドリンクと、上記クロスリ
ンクのクランクケースとの枢支点を除く任意の部位に一
端が枢支され、他端がクランクシャフトとともに回動自
在のクランクアームに枢支されたコネクションロッドと
を具備し、ピストン部の往復行程中、フリーリンクのピ
ストン部との枢支点とアイドラーリンクとの枢支点とを
結ぶフリーリンク軸線が、ピストン部の往復運動方向と
ほぼ一致することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a piston / crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotating motion of a crankshaft. A free link pivotally supported on the piston portion via a piston pin disposed on the center axis of the piston portion, an idler link having an intermediate point pivotally supported by the other end of the free link, and one end having the idler link. A cross link pivotally supported at one end of the link and the other end pivotally supported on one side of a crankcase surrounding the crankshaft; and a cross link having one end pivotally supported by the other end of the idler link and the other end being the other of the crankcase. One end is pivotally supported at an arbitrary portion except a pivot point between the guide link pivotally supported on the side and the crankcase of the cross link. Has a connection rod pivotally supported by a crank arm that is rotatable together with the crankshaft, and a free link connecting a pivot point of the free link with the piston part and a pivot point of the idler link during a reciprocating stroke of the piston part. The axis is substantially coincident with the reciprocating direction of the piston portion.

【0019】請求項3の発明によれば、フリーリンク軸
線とピストン部の往復運動方向(ピストン中心軸線方
向)とが合致するストローク範囲が広くなり、ピストン
部からクランクシャフトへの伝動効率が一層向上する。
According to the third aspect of the present invention, the stroke range in which the free link axis and the reciprocating direction of the piston portion (the direction of the center axis of the piston) coincide with each other is widened, and the transmission efficiency from the piston portion to the crankshaft is further improved. I do.

【0020】また、請求項4の発明は、請求項2または
3記載のピストン・クランク機構において、上記クロス
リンクのコネクションロッドとの枢支点からクランクケ
ースの枢支点までの長さが、ピストン部側に連なるリン
ク、すなわち、請求項2においてはフリーリンク、請求
項2においてはアイドラーリンクとの枢支点からクラン
クケースの枢支点までの長さよりも短く配設されたこと
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the piston / crank mechanism according to the second or third aspect, the length from the pivot point of the cross link to the connection rod to the pivot point of the crankcase is closer to the piston portion. , That is, shorter than the length from the pivot point with the idler link to the pivot point of the crankcase.

【0021】請求項4の発明によれば、「てこ」による
増力機構が構成され、クランクシャフトに対する駆動力
が強くなる。
According to the fourth aspect of the present invention, the lever-increasing mechanism is constituted, and the driving force for the crankshaft is increased.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下、
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings.

【0023】〔第1実施形態〕図1は、この発明に係る
ピストン・クランク機構の第1の実施の形態を示す説明
図で、ピストン1は、シリンダ2の内径に往復摺動可能
に接している。このピストン1のシリンダ2内での往復
運動が、エンジンの燃料ガスの吸収、圧縮、爆発、燃焼
済みのガスの排気に対応して行われることは、従来のピ
ストン・クランク機構と同様である。
[First Embodiment] FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of a piston / crank mechanism according to the present invention, in which a piston 1 is in contact with an inner diameter of a cylinder 2 so as to be capable of reciprocating sliding. I have. The reciprocating motion of the piston 1 in the cylinder 2 is performed in accordance with the absorption, compression, explosion, and exhaustion of the burned gas of the engine, similarly to the conventional piston-crank mechanism.

【0024】3はクランクシャフト、4はクランクアー
ム、5はコネクションロッド、6はピストンロッドであ
る。上記クランクシャフト3は、図示省略の軸受に回転
自在に支承され、クランクアーム4がこのクランクシャ
フト3に固定されている。クランクアーム4の先端部に
は、クランクピン7が設けられ、このクランクピン7に
上記コネクションロッド5の一端に設けた軸受部が回転
自在に嵌合されて、枢支されている。
Reference numeral 3 denotes a crankshaft, 4 denotes a crank arm, 5 denotes a connection rod, and 6 denotes a piston rod. The crankshaft 3 is rotatably supported by a bearing (not shown), and a crank arm 4 is fixed to the crankshaft 3. A crank pin 7 is provided at the tip of the crank arm 4, and a bearing portion provided at one end of the connection rod 5 is rotatably fitted to the crank pin 7 and pivotally supported.

【0025】また、上記ピストンロッド6は、上記ピス
トン1の下側に一体に形成され、ピストン1とともにピ
ストン部を形成している。ピストンロッド6の先端部に
は、ピストンピン8が設けられている。なお、ピストン
部のピストンロッド6を省略して、ピストン1に直接ピ
ストンピン8を設けることもできる。これらの点も、従
来のピストン・クランク機構と同様である。
The piston rod 6 is integrally formed below the piston 1 and forms a piston portion together with the piston 1. A piston pin 8 is provided at the tip of the piston rod 6. Note that the piston rod 6 of the piston portion may be omitted, and the piston pin 8 may be provided directly on the piston 1. These points are the same as those of the conventional piston / crank mechanism.

【0026】ピストンピン8は、ピストン1の中心軸線
CP上に配置されていて、ピストンピン8を介して中心軸
線CP方向に外力が加わったとき、ピストン1に中心軸線
CPと直交する軸回りの回転モーメントが加わるのを防止
している。回転モーメントが加わると、ピストン1とシ
リンダ2との摺接面に無用な側圧が加わるからである。
The piston pin 8 is located at the center axis of the piston 1.
When an external force is applied to the piston 1 via the piston pin 8 in the direction of the central axis CP, the piston 1 is disposed on the central axis CP.
Prevents the application of a rotational moment about an axis perpendicular to the CP. This is because when a rotational moment is applied, unnecessary side pressure is applied to the sliding contact surface between the piston 1 and the cylinder 2.

【0027】上記ピストンロッド6には、ピストンピン
8を介してフリーリンク9の一端が枢支されている。ま
た、このフリーリンク9の他端には、クロスリンク10
の一端が枢支(11)されている。このクロスリンク1
0の他端は、クランクシャフト3を囲うクランクケース
12の一側に枢支(13)され、また、フリーリンク9
とのフリーリンク枢支点11には、上記コネクションロ
ッド5の他端が枢支されている。
One end of a free link 9 is pivotally supported on the piston rod 6 via a piston pin 8. The other end of the free link 9 has a cross link 10
Is pivoted (11) at one end. This cross link 1
0 is pivotally supported (13) on one side of a crankcase 12 surrounding the crankshaft 3, and a free link 9 is provided.
The other end of the connection rod 5 is pivotally supported at the free link pivot point 11.

【0028】上記の各枢支点7、8、11、13では、
それぞれのリンクが相互に揺動自在であるから、ピスト
ン1のシリンダ2内での往復摺動に応じて、フリーリン
ク9、クロスリンク10およびコネクションロッド5が
揺動し、これによって、クランクアーム4と一体のクラ
ンクシャフト3は、図示しない軸受に支持されて回動す
るようになっている。
At each of the pivot points 7, 8, 11 and 13,
Since the respective links are swingable with each other, the free link 9, the cross link 10 and the connection rod 5 swing in accordance with the reciprocating sliding of the piston 1 in the cylinder 2, whereby the crank arm 4 The crankshaft 3 is supported by a bearing (not shown) to rotate.

【0029】ピストン1の往復行程の上死点と下死点と
の中間点にあるとき、図1(b)に示すように、フリー
リンク9のピストンロッド6との枢支点8とクロスリン
ク10との枢支点11とを結ぶフリーリンク軸線C9が、
ピストン1の往復運動方向(ピストン中心軸線CP方向)
とほぼ一致するように設定してある。
When the piston 1 is located at an intermediate point between the top dead center and the bottom dead center of the reciprocating stroke of the piston 1, as shown in FIG. 1 (b), the pivot point 8 of the free link 9 with the piston rod 6 and the cross link 10 The free link axis C9 connecting the pivot point 11 with
Reciprocating motion direction of piston 1 (Piston central axis CP direction)
It is set to almost match with.

【0030】図1の第1の実施の形態では、クロスリン
ク10およびコネクションロッド5が、ピストン部1、
6の往復運動をクランクシャフト3に伝達する中間リン
ク機構を構成している。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the cross link 10 and the connection rod 5 are connected to the piston 1,
6 constitutes an intermediate link mechanism that transmits the reciprocating motion of the crankshaft 6 to the crankshaft 3.

【0031】上記クランクシャフト3には、通常の多気
筒エンジンと同様に、図1に示したピストン・シリンダ
機構が複数組、ピストン1−クランクアーム4の位相を
ずらして設けてある。
A plurality of piston-cylinder mechanisms shown in FIG. 1 are provided on the crankshaft 3 in the same manner as in a normal multi-cylinder engine, with the phases of the piston 1 and the crank arm 4 shifted.

【0032】次ぎに、図1に示したピストン・クランク
機構の動作を、エンジンの燃料ガス吸引、圧縮、爆発、
燃焼済みガスの排気の行程に沿って順次説明する。
Next, the operation of the piston / crank mechanism shown in FIG.
The description will be given sequentially along the process of exhausting the burned gas.

【0033】図1(a)は、燃料ガスの圧縮行程から爆
発行程へ移る、あるいは、燃焼済みガスの排気から新し
い燃料ガスの吸気へ移る、クランクが上死点にあるとき
の状態である。
FIG. 1 (a) shows a state in which the crank is at the top dead center where the fuel gas shifts from the compression stroke to the explosion stroke, or from the exhausted burned gas to the intake of new fuel gas.

【0034】この状態に至るには、同一クランクシャフ
ト3に設けられた他のピストン・クランク機構(図示省
略)の回転駆動力、あるいは、前行程の爆発行程による
回転駆動に起因する2次慣性力によるクランクシャフト
3のA方向への回転により、コネクションロッド5を押
し上げ、クロスリンク10を枢支点13を支点として図
の上方向に揺動し、ピストンロッド6を介してピストン
1を押し上げてシリンダ2内の燃料ガスを圧縮し、ある
いは、燃焼済みガスを排気する。この圧縮行程あるいは
排気行程の終点である図1(a)の状態になるまでに、
クランクシャフト3の速い回転により、ピストン1には
上方への大きな速度が与えられていて、図1(a)の付
近に来たときは、この速度をクランクアーム4と、圧縮
行程の場合は更に圧縮されたガスの圧力とで、抑え込む
のであるが、各リンクの枢支点8、11、7には駆動時
とは逆の大きい負荷が加わる。
In order to reach this state, the rotational driving force of another piston / crank mechanism (not shown) provided on the same crankshaft 3 or the secondary inertial force caused by the rotational driving by the explosion stroke of the previous stroke The rotation of the crankshaft 3 in the direction A causes the connection rod 5 to be pushed up, the cross link 10 to swing upward with the pivot 13 as a fulcrum, and the piston 1 to be pushed up via the piston rod 6 and the cylinder 2 to be pushed up. Compress fuel gas inside or exhaust burnt gas. By the time the state shown in FIG. 1A, which is the end point of the compression stroke or the exhaust stroke, is reached,
Due to the fast rotation of the crankshaft 3, a large upward speed is given to the piston 1. When the piston 1 comes close to FIG. 1A, the speed is increased by the crank arm 4 and further in the case of the compression stroke. Although the pressure is suppressed by the pressure of the compressed gas, a large load is applied to the pivot points 8, 11, and 7 of each link, which is opposite to that at the time of driving.

【0035】ところで、図1(a)の上死点付近におい
ては、フリーリンク9のピストンロッド6との枢支点8
とクロスリンク10との枢支点11とを結ぶフリーリン
ク軸線C9がピストン1の往復運動方向(ピストン中心軸
線CP方向)となす角度θが0ではなく、フリーリンク9
からピストン1に下方向に加わる制動力は、真下方向か
らθだけ傾いている(図5に示した従来のピストン・ク
ランク機構では真下)。この傾きにより、ピストン1
は、ピストン中心軸線CPに直交する軸回り(紙面に垂直
の軸回り)の回転モーメントを受け、シリンダ2との摺
接面Dに側圧を加え、摺動により摩擦力を生じる(図6
のPB)。この摩擦力が上記の制動力に加担するので、そ
の分、各リンクの枢支点8、11、7の負荷は軽減され
ることになる。
By the way, in the vicinity of the top dead center of FIG.
The angle θ formed between the free link axis C9 connecting the shaft and the pivot point 11 with the cross link 10 with the reciprocating direction of the piston 1 (the direction of the center axis CP of the piston) is not 0, but the free link 9
The braking force applied to the piston 1 in the downward direction is inclined by θ from directly below (directly below in the conventional piston-crank mechanism shown in FIG. 5). This inclination causes the piston 1
Receives a rotational moment about an axis perpendicular to the piston center axis CP (about an axis perpendicular to the paper surface), applies a side pressure to a sliding contact surface D with the cylinder 2, and generates a frictional force by sliding (FIG. 6).
PB). Since this frictional force contributes to the braking force, the load on the pivot points 8, 11, and 7 of each link is reduced accordingly.

【0036】図1(a)からクランクシャフト3が更に
A方向に進んで、爆発行程あるいは吸引行程に移ると、
フリーリンク9の傾きθは次第に小さくなり、それとと
もに摺動面Dの側圧、摩擦力は減少していく。爆発行程
の場合は、ピストン1が、ピストンロッド6、フリーリ
ンク9、コネクションロッド5、クランクアーム4を図
の下方へ強力に押し下げ、クランクシャフト3をA方向
に回転駆動する。吸引行程の場合は、他のピストン・ク
ランク機構による駆動力や2次慣性力によるクランクシ
ャフト3のA方向の回転により、クランクアーム4、コ
ネクションロッド5、フリーリンク9、ピストンロッド
6、ピストン1を下方へ押し下げる。
When the crankshaft 3 further advances in the direction A from FIG. 1 (a) and moves to the explosion stroke or the suction stroke,
The inclination θ of the free link 9 gradually decreases, and the side pressure and the frictional force on the sliding surface D decrease with the inclination θ. In the case of the explosion stroke, the piston 1 strongly pushes down the piston rod 6, the free link 9, the connection rod 5, and the crank arm 4 downward in the figure, and drives the crank shaft 3 to rotate in the direction A. In the case of the suction stroke, the crank arm 4, the connection rod 5, the free link 9, the piston rod 6, and the piston 1 are rotated by the rotation of the crankshaft 3 in the direction A by the driving force or the secondary inertia force of another piston-crank mechanism. Push down.

【0037】いずれの場合も、図1(a)の上支点付近
では、摺動面Dの側圧、摩擦力が大きいが、ピストン部
の往復行程の中間点(図1(b))では、クロスリンク
10のクランクケース12との枢支点13を中心とした
揺動(クランクケース12を基準とした所定の軌跡(枢
支点13を中心とした円弧)に沿って運動)により、フ
リーリンク9のクロスリンク10との枢支点11がピス
トン中心軸線CPにほぼ一致するまで接近して行き、フリ
ーリンク軸線C9が、ピストン1の往復運動方向(ピスト
ン中心軸線CP方向)とほぼ一致する。このため、最もク
ランクシャフト3を強く加速する図1(b)の付近で
は、フリーリンク9のフリーリンク軸線C9がピストン1
の往復運動方向(ピストン中心軸線CP方向)とほぼ一致
して、フリーリンク9とピストンロッド6の傾きθがほ
ぼ0となり、ピストン1とシリンダ2との摺接面Dの側
圧が理論上0となって摩擦抵抗がなくなり、ピストン1
が最もパワーを出す図1(b)の付近で、ピストン1は
非常に効率よく、滑らかにクランクシャフト3を駆動す
ることになる。
In either case, the side pressure and frictional force of the sliding surface D are large near the upper fulcrum in FIG. 1A, but at the middle point of the reciprocating stroke of the piston portion (FIG. 1B), The swing of the link 10 about the pivot point 13 with the crankcase 12 (moving along a predetermined trajectory (an arc around the pivot point 13) with respect to the crankcase 12) with respect to the crankcase 12 causes the cross of the free link 9 to cross. The pivot point 11 with the link 10 is approached until it substantially matches the piston center axis CP, and the free link axis C9 substantially matches the reciprocating direction of the piston 1 (the direction of the piston center axis CP). Therefore, in the vicinity of FIG. 1B where the crankshaft 3 is most strongly accelerated, the free link axis C9 of the free link 9 is
, The inclination θ between the free link 9 and the piston rod 6 becomes substantially zero, and the side pressure of the sliding contact surface D between the piston 1 and the cylinder 2 becomes theoretically zero. The frictional resistance disappears and the piston 1
In the vicinity of FIG. 1 (b) where the power is highest, the piston 1 drives the crankshaft 3 very efficiently and smoothly.

【0038】図1(c)の下死点に向かうと、クロスリ
ンク10が更に揺動して、今度は、フリーリンク9のク
ロスリンク10との枢支点11がピストン中心軸線CPか
ら離れ、フリーリンク9とピストンロッド6の傾きθが
増加し始め、これにより摺接面Dの側圧、摩擦抵抗も増
えて、下死点に向けて制動力を生じ、ピストン1の下降
から上昇への運動の反転に有効に作用する。
As shown in FIG. 1C, the cross link 10 further swings toward the bottom dead center, and the pivot point 11 of the free link 9 with the cross link 10 is separated from the piston center axis CP, and The inclination θ between the link 9 and the piston rod 6 starts to increase, whereby the lateral pressure and the frictional resistance of the sliding contact surface D also increase, and a braking force is generated toward the bottom dead center. Effectively works for reversal.

【0039】図1(c)の下死点から、排気行程あるい
は圧縮行程に入り、図1(a)に至る状態は、図示は省
略したが、ピストン1を加速する行程の中間で、図1
(b)付近と同様に、フリーリンク9のフリーリンク軸
線C9がピストン1の往復運動方向(ピストン中心軸線CP
方向)とほぼ一致して、フリーリンク9とピストンロッ
ド6の傾きθがほぼ0となり、ピストン1とシリンダ2
との摺接面Dの側圧が理論上0となって摩擦抵抗がなく
なり、ピストン1は、摺接部Dの側圧、摩擦抵抗に妨げ
られることなく、効率よく、スムーズに上昇する。そし
て、前述のように、上死点付近に近づくと摺接面Dの側
圧、摩擦抵抗が大きくなって、制動力として作用する。
The state from the bottom dead center in FIG. 1 (c) to the exhaust stroke or the compression stroke to reach FIG. 1 (a) is not shown, but is in the middle of the stroke of accelerating the piston 1 in FIG.
(B) Similarly to the vicinity, the free link axis C9 of the free link 9 is in the reciprocating direction of the piston 1 (the piston center axis CP
Direction), the inclination θ between the free link 9 and the piston rod 6 becomes substantially zero, and the piston 1 and the cylinder 2
And the frictional resistance disappears, and the piston 1 rises efficiently and smoothly without being hindered by the lateral pressure and frictional resistance of the sliding contact portion D. Then, as described above, when approaching the vicinity of the top dead center, the lateral pressure and frictional resistance of the sliding contact surface D increase, and act as a braking force.

【0040】以上のように、図1に示した実施の形態に
おいては、ピストンの往復行程の中間点でピストン1と
シリンダ2との摺接面Dの側圧、摩擦抵抗が0になり、
上死点と下死点とでは摺接面Dの側圧、摩擦抵抗が適度
に生じて、ピストン1の往復運動を非常に効率よく、ス
ムーズに行うことができ、ピストン1、シリンダ2間の
摺接面Dでのエネルギー損失を減少し、伝動効率が向上
する。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 1, the side pressure and the frictional resistance of the sliding contact surface D between the piston 1 and the cylinder 2 become zero at the midpoint of the reciprocating stroke of the piston.
At the top dead center and the bottom dead center, the lateral pressure and frictional resistance of the sliding contact surface D are appropriately generated, and the reciprocating motion of the piston 1 can be performed very efficiently and smoothly. The energy loss at the contact surface D is reduced, and the transmission efficiency is improved.

【0041】〔第2実施形態〕図2は、この発明の第2
の実施の形態を示す。この第2の実施の形態は、クロス
リンク14とコネクションロッド5との枢支点が異なる
点を除けば、上述の第1の実施の形態と同様である。従
って、第1の実施の形態と同一の部分については、同一
の符号を付けて、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment] FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
An embodiment will be described. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the pivot point between the cross link 14 and the connection rod 5 is different. Therefore, the same portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0042】図2において、クロスリンク14とコネク
ションロッド5との枢支点15は、クロスリンク14と
フリーリンク9とのフリーリンク枢支点11よりもクラ
ンクケース12との枢支点13側にあって、クロスリン
ク14のコネクションロッド5との枢支点15からクラ
ンクケース12の枢支点13までの長さL1が、ピスト
ン1側に連なるフリーリンク9との枢支点11からクラ
ンクケース12の枢支点13までの長さL2よりも短く
配設されている。
In FIG. 2, the pivot point 15 between the cross link 14 and the connection rod 5 is closer to the pivot point 13 with the crankcase 12 than the free link pivot point 11 between the cross link 14 and the free link 9. The length L1 from the pivot point 15 of the cross link 14 with the connection rod 5 to the pivot point 13 of the crankcase 12 is from the pivot point 11 with the free link 9 connected to the piston 1 side to the pivot point 13 of the crankcase 12. It is arranged shorter than the length L2.

【0043】ピストン1の中間点では、フリーリンク枢
支点11は、図2の11b(11d)に、枢支点15は
15b(15d)に、そして、枢支点7は7b(7d)
にあって、ピストンロッド6とフリーリンク9は、ピス
トンの中心軸線CP上で一直線状になり、上死点では、枢
支点15は15aに、枢支点7は7aに、下死点では、
枢支点15は15cに、枢支点7は7cにそれぞれ移動
する。
At the intermediate point of the piston 1, the free link pivot point 11 is at 11b (11d) in FIG. 2, the pivot point 15 is at 15b (15d), and the pivot point 7 is at 7b (7d).
, The piston rod 6 and the free link 9 are aligned on the central axis CP of the piston, and at the top dead center, the pivot point 15 is at 15a, the pivot point 7 is at 7a, and at the bottom dead center,
The pivot point 15 moves to 15c, and the pivot point 7 moves to 7c.

【0044】この実施の形態においては、「てこ」の原
理によって、ピストン1の往復運動に対してコネクショ
ンロッド5の動きは、図1の実施の形態と比べて、ほぼ
L1/L2と減少し、コネクションロッド5がクランク
アーム4を駆動する力は、L2/L1と増加する。この
「てこ」の原理により、図2の実施の形態においては、
クランクシャフト3を回転駆動する力が一層強力にな
る。なお、吸気、圧縮、爆発、排気の工程における状態
は、図1の場合と同様である。
In this embodiment, the movement of the connection rod 5 with respect to the reciprocating movement of the piston 1 is reduced to L1 / L2 as compared with the embodiment of FIG. The force by which the connection rod 5 drives the crank arm 4 increases to L2 / L1. Due to this principle of leverage, in the embodiment of FIG.
The power for rotating the crankshaft 3 is further increased. The states in the steps of intake, compression, explosion, and exhaust are the same as those in FIG.

【0045】図2の第2の実施の形態では、クロスリン
ク14およびコネクションロッド5が、ピストン部1、
6の往復運動をクランクシャフト3に伝達する中間リン
ク機構を構成している。
In the second embodiment shown in FIG. 2, the cross link 14 and the connection rod 5 are connected to the piston 1,
6 constitutes an intermediate link mechanism that transmits the reciprocating motion of the crankshaft 6 to the crankshaft 3.

【0046】〔第3実施形態〕図3は、この発明の第3
の実施の形態を示す。この第3の実施の形態は、クロス
リンク16をL字形のレバーとした点を除けば、上述の
第2の実施の形態と同様である。従って、第1および第
2の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を
付けて、その詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment] FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
An embodiment will be described. This third embodiment is the same as the above-described second embodiment except that the cross link 16 is an L-shaped lever. Therefore, the same portions as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0047】この第3の実施の形態においても、クロス
リンク14のコネクションロッド5との枢支点15から
クランクケース12の枢支点13までの長さL1が、ピ
ストン1側に連なるフリーリンク9とのフリーリンク枢
支点11からクランクケース12の枢支点13までの長
さL2よりも短くしてあって、「てこ」の原理によっ
て、クランクシャフト3を回転駆動する力が一層強力に
なっている。
Also in the third embodiment, the length L1 from the pivot point 15 of the cross link 14 with the connection rod 5 to the pivot point 13 of the crankcase 12 is different from that of the free link 9 connected to the piston 1 side. It is shorter than the length L2 from the free link pivot point 11 to the pivot point 13 of the crankcase 12, and the force for rotationally driving the crankshaft 3 is further enhanced by the principle of leverage.

【0048】なお、ピストン1の中間点では、枢支点1
5は15d(15b)に、枢支点7は7d(7b)にあ
って、ピストンロッド6とフリーリンク9は、ピストン
の中心軸線CP上で一直線状になり、上死点では、枢支点
15は15aに、枢支点7は7aに、また、下死点で
は、枢支点15は15cに、枢支点7は7cにそれぞれ
移動する。
At the intermediate point of the piston 1, the pivot point 1
5 is at 15d (15b), the pivot point 7 is at 7d (7b), the piston rod 6 and the free link 9 are aligned on the central axis CP of the piston, and at the top dead center, the pivot point 15 is At 15a, the pivot point 7 moves to 7a, and at the bottom dead center, the pivot point 15 moves to 15c, and the pivot point 7 moves to 7c.

【0049】図3の第3の実施の形態では、クロスリン
ク16およびコネクションロッド5が、ピストン部1、
6の往復運動をクランクシャフト3に伝達する中間リン
ク機構を構成している。
In the third embodiment shown in FIG. 3, the cross link 16 and the connection rod 5 are connected to the piston 1,
6 constitutes an intermediate link mechanism that transmits the reciprocating motion of the crankshaft 6 to the crankshaft 3.

【0050】第3の実施の形態によれば、ピストン1と
クランクシャフト3とのレイアウトの自由度を増し、ク
ランクシャフト3をピストン1の中心軸線CPから大きく
ずらした設計を可能とする。
According to the third embodiment, the degree of freedom in the layout of the piston 1 and the crankshaft 3 is increased, and a design in which the crankshaft 3 is largely displaced from the center axis CP of the piston 1 is made possible.

【0051】〔第4実施形態〕図4は、この発明の第4
の実施の形態を示す。この第4の実施の形態は、コネク
ションロッド5とクランクアーム4との関係は、図2の
第2の実施の形態と同様である。
[Fourth Embodiment] FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
An embodiment will be described. In the fourth embodiment, the relationship between the connection rod 5 and the crank arm 4 is the same as in the second embodiment shown in FIG.

【0052】第4の実施の形態では、ピストン1の往復
運動中にフリーリンク9がピストン中心軸線CPからずれ
ないにように、いわゆる、パラレルリンクを使用してい
る。
In the fourth embodiment, a so-called parallel link is used so that the free link 9 does not deviate from the piston center axis CP during the reciprocating movement of the piston 1.

【0053】すなわち、アイドラーリンク17は、その
中心がフリーリンク9の下端に枢支(18)され、ま
た、図の右端がクロスリンク14の一端に枢支(19)
され、他端がガイドリンク20の一端に枢支(21)さ
れている。上記ガイドリンク20は、その他端が他端が
クランクケース12のクロスリンク14との枢支点13
と反対側のクランクケース12に枢支(22)されてい
る。
That is, the center of the idler link 17 is pivotally supported by the lower end of the free link 9 (18), and the right end of the idler link 17 is pivotally supported by one end of the cross link 14 (19).
The other end is pivoted (21) to one end of the guide link 20. The other end of the guide link 20 is pivotally connected to the cross link 14 of the crankcase 12 at the other end.
Is pivoted (22) to the crankcase 12 on the opposite side.

【0054】ガイドリンク20の長さ(アイドラーリン
ク17との枢支点21からクランクケース12との枢支
点22までの長さ)を、クロスリンク14の長さ(アイ
ドラーリンク17との枢支点19からクランクケース1
2との枢支点13までの長さ)と等しくし、また、アイ
ドラーリンク17のフリーリンク9とのフリーリンク枢
支点18からクロスリンク14との枢支点19までの長
さを、フリーリンク9とのフリーリンク枢支点18から
ガイドリンク20との枢支点21までの長さと等しくし
てある。そして、ピストン1の行程の中間点で、クロス
リンク14とガイドリンク20とがピストン中心軸線CP
と直交(アイドラーリンク17との枢支点19または2
1とクランクケース12との枢支点13または22とを
結ぶ直線がピストン中心軸線CPと直交)し、アイドラー
リンク17がこの間で傾斜しているようにする。このよ
うに構成したパラレルリンクにおいては、ピストン1の
行程の中間点の前後の広い範囲で、アイドラーリンク1
7の中心点、すなわち、フリーリンク枢支点18がピス
トン中心軸線CPに沿って移動する。
The length of the guide link 20 (the length from the pivot point 21 with the idler link 17 to the pivot point 22 with the crankcase 12) is determined by the length of the cross link 14 (from the pivot point 19 with the idler link 17). Crankcase 1
2), and the length from the free link pivot point 18 of the idler link 17 to the free link 9 to the pivot point 19 to the cross link 14 is equal to the length of the free link 9. The length from the free link pivot point 18 to the pivot point 21 with the guide link 20 is equal to the length. Then, at an intermediate point of the stroke of the piston 1, the cross link 14 and the guide link 20 are connected to the piston center axis CP.
Perpendicular to (the pivot point 19 or 2 with the idler link 17)
The straight line connecting the pivot point 1 and the pivot point 13 or 22 of the crankcase 12 is orthogonal to the piston center axis CP, and the idler link 17 is inclined between them. In the parallel link configured as described above, the idler link 1 is moved over a wide range before and after the middle point of the stroke of the piston 1.
7, the free link pivot point 18 moves along the piston center axis CP.

【0055】なお、ピストン1の中間点では、枢支点1
5は15d(15b)に、枢支点7は、7d(7b)に
あり、上死点では、枢支点15は15aに、枢支点7は
7aに、また、下死点では、枢支点15は15cに、枢
支点7は7cにそれぞれ移動する。
At the intermediate point of the piston 1, the pivot point 1
5 is at 15d (15b), pivot point 7 is at 7d (7b), at top dead center pivot point 15 is at 15a, pivot point 7 is at 7a, and at bottom dead center pivot point 15 is At 15c, the pivot points 7 move to 7c, respectively.

【0056】図4の第4の実施の形態では、アイドラー
リンク17、ガイドリンク20、クロスリンク14およ
びコネクションロッド5が、ピストン部1、6の往復運
動をクランクシャフト3に伝達する中間リンク機構を構
成している。
In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the idler link 17, the guide link 20, the cross link 14, and the connection rod 5 form an intermediate link mechanism for transmitting the reciprocating motion of the pistons 1, 6 to the crankshaft 3. Make up.

【0057】この実施の形態においては、フリーリンク
9のピストンロッド6との枢支点8とアイドラーリンク
17との枢支点18とを結ぶフリーリンク軸線C9が、ピ
ストン1往復行程にわたって、ピストン1の往復運動方
向(ピストン中心軸線CP方向)とほぼ一致したままであ
るから、ピストン1とシリンダ2との摺接面Dに加わる
面圧、摩擦力はピストン1の広いストローク範囲で常に
非常に小さく、上下死点付近での摺接面Dの側圧、摩擦
力による制動力は弱くなるが、ピストン1からクランク
シャフト3への伝動効率が一層向上する。
In this embodiment, the free link axis C9 connecting the pivot point 8 of the free link 9 with the piston rod 6 and the pivot point 18 of the idler link 17 forms a reciprocating motion of the piston 1 over the reciprocating stroke of the piston 1. Since the direction of motion (the direction of the center axis CP of the piston) remains substantially the same, the surface pressure and frictional force applied to the sliding contact surface D between the piston 1 and the cylinder 2 are always very small over a wide stroke range of the piston 1, The braking force due to the lateral pressure and frictional force of the sliding contact surface D near the dead center is weakened, but the transmission efficiency from the piston 1 to the crankshaft 3 is further improved.

【0058】以上、詳細に説明したように、この発明の
ピストン・クランク機構においては、ピストン1とシリ
ンダ2との摺接面Dに加わる面圧、摩擦力が著しく小さ
くなり、これによるエネルギー損失が大幅に減少して伝
動効率が向上するから、相対的に低出力のエンジンを使
用することができる。燃料、燃料ガスの圧力、着火時
期、燃焼時間、燃焼温度等も選択可能範囲が広がり、最
適な選択を行うことによって、低燃費化、出力向上、排
出ガス中のCO、H、C等の削減効果をもたらすことが
できる。
As described in detail above, in the piston / crank mechanism of the present invention, the surface pressure and frictional force applied to the sliding contact surface D between the piston 1 and the cylinder 2 are significantly reduced, and energy loss due to this is reduced. Since the transmission efficiency is greatly reduced and the transmission efficiency is improved, a relatively low-power engine can be used. The selectable range of fuel, fuel gas pressure, ignition timing, combustion time, combustion temperature, etc. is also widened, and by making optimal selections, fuel efficiency is reduced, output is improved, and CO, H, C, etc. in exhaust gas are reduced. Can bring effects.

【0059】図2、図3および図4の実施の形態のよう
に、「てこ」の原理を採用すれば、ピストンスピードが
上がるから、アイドリング回転を低くすることができ、
稀薄燃料、代替燃料の使用でも充分の出力を得ることが
できる。
If the principle of "lever" is adopted as in the embodiments of FIGS. 2, 3 and 4, the piston speed is increased, so that idling rotation can be reduced.
Sufficient output can be obtained even with the use of lean fuels and alternative fuels.

【0060】上述の実施の形態では、内燃機関の場合に
ついて説明したが、他のエンジンにこの発明を用いても
同様の作用効果があることは勿論である。
In the above-described embodiment, the case of the internal combustion engine has been described. However, it is a matter of course that similar effects can be obtained even if the present invention is applied to another engine.

【0061】また、上述の実施の形態では、中間リンク
機構のうち、ピストン部の往復摺動行程に応じて、クラ
ンクシャフトを囲うクランクケースを基準とした所定の
軌跡に沿って運動するリンクとして、クランクケースに
枢支されたクロスリンク10、14あるいは16を用い
たが、例えば、クランクケースに取り付けた溝カムにク
ロスリンクをガイドさせてもよい。クロスリンクの運動
軌跡は、必ずしも円弧でなくてもよい。
In the above-described embodiment, the link of the intermediate link mechanism that moves along a predetermined trajectory based on the crankcase surrounding the crankshaft in accordance with the reciprocating sliding stroke of the piston portion is as follows. Although the cross link 10, 14 or 16 pivotally supported by the crankcase is used, for example, the cross link may be guided by a groove cam attached to the crankcase. The movement trajectory of the cross link does not necessarily have to be a circular arc.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、ピストン部がその往復行程の中間点、あるいは、そ
の近辺にあるとき、ピストン部に連なるフリーリンクの
軸線と、ピストン部の往復運動方向(ピストン中心軸線
CP方向)とがほぼ一致するようにしたから、ピストンの
往復行程の中間点、あるいは、その近辺で、ピストンと
シリンダとの側圧、摺動摩擦が著しく低減され、ピスト
ンが滑らかに摺動し、上下死点では、若干の側圧、摩擦
力が生じて、ピストンの制動作用が出て、ピストンの円
滑な上下動折り返しができ、ピストン・シリンダの損耗
を低減するとともに、伝動効率を向上する。
As described above, according to the present invention, when the piston portion is at or near the midpoint of the reciprocating stroke, the axis of the free link connected to the piston portion and the reciprocation of the piston portion Movement direction (piston center axis
(CP direction) almost coincides with each other. At or near the midpoint of the reciprocating stroke of the piston, the side pressure and sliding friction between the piston and cylinder are significantly reduced, and the piston slides smoothly, At the dead center, a slight lateral pressure and frictional force are generated, and the braking action of the piston is exerted, so that the piston can be smoothly turned up and down, thereby reducing the wear of the piston and the cylinder and improving the transmission efficiency.

【0063】また、クロスリンクのコネクションロッド
との枢支点からクランクケースの枢支点までの長さを、
ピストン部側に連なるリンクとの枢支点までの長さより
も短く配設すれば、「てこ」による増力機構が構成さ
れ、クランクシャフトに対する駆動力が強くなるので、
エンジン等の原動側の出力を低めにしても、クランクシ
ャフトの円滑な回転を維持することができる。
The length from the pivot point of the cross link with the connection rod to the pivot point of the crankcase is
If it is shorter than the length to the pivot point with the link connected to the piston part side, a booster mechanism by leverage will be configured, and the driving force on the crankshaft will be stronger,
Even if the output on the driving side of the engine or the like is lowered, smooth rotation of the crankshaft can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係るピストン・クランク機構の第1
の実施の形態を示す説明図で、(a)は、上死点におけ
る状態、(b)は、上死点から下死点への行程の中間点
における状態、(c)は、下死点における状態を示す。
FIG. 1 shows a first embodiment of a piston-crank mechanism according to the present invention.
(A) is a state at a top dead center, (b) is a state at an intermediate point of a stroke from a top dead center to a bottom dead center, and (c) is a bottom dead center. The state in is shown.

【図2】この発明に係るピストン・クランク機構の第2
の実施の形態を示す説明図。
FIG. 2 shows a second embodiment of the piston-crank mechanism according to the present invention.
Explanatory drawing which shows embodiment.

【図3】この発明に係るピストン・クランク機構の第3
の実施の形態を示す説明図。
FIG. 3 shows a third example of the piston-crank mechanism according to the present invention.
Explanatory drawing which shows embodiment.

【図4】この発明に係るピストン・クランク機構の第4
の実施の形態を示す説明図。
FIG. 4 shows a fourth example of the piston / crank mechanism according to the present invention.
Explanatory drawing which shows embodiment.

【図5】従来のピストン・クランク機構を示す説明図
で、(a)は、上死点における状態、(b)は、上死点
から下死点への行程の中間点における状態、(c)は、
下死点における状態、(d)は、下死点から上死点への
行程の中間点における状態を示す。
5A and 5B are explanatory views showing a conventional piston-crank mechanism, wherein FIG. 5A shows a state at a top dead center, FIG. 5B shows a state at an intermediate point of a stroke from top dead center to bottom dead center, and FIG. )
The state at the bottom dead center, (d) shows the state at the middle point of the stroke from the bottom dead center to the top dead center.

【図6】ピストン・クランク機構のクランクロッドに加
わる側圧、摩擦力のストローク中の変化を、従来のもの
と、この発明のものとを比較して示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing changes in side pressure and frictional force applied to a crank rod of a piston / crank mechanism during a stroke, comparing a conventional one and the present invention.

【図7】従来のピストン・クランク機構を使用したエン
ジンの損耗状態を示す斜視図で、(a)は、ピストン/
シリンダの損耗状態、(b)は、クランクピンとこれに
嵌合する軸受の損耗状態を示す。
FIG. 7 is a perspective view showing a worn state of an engine using a conventional piston / crank mechanism.
The worn state of the cylinder, (b) shows the worn state of the crankpin and the bearing fitted thereto.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピストン 2 シリンダ 3 クランクシャフト 4 クランクアーム 5 コネクションロッド 6 ピストンロッド 7 クランクピン(コネクションロッド5とクランクア
ーム4の枢支点) 8 ピストンピン(ピストンロッド6とフリーリンク9
の枢支点) 9 フリーリンク 10 クロスリンク 11 フリーリンク枢支点(フリーリンク9とクロスリ
ンク10の枢支点) 12 クランクケース 13 枢支点(クロスリンク10(16)とクランクケ
ース12の) 14 クロスリンク 15 枢支点(クロスリンク16とコネクションロッド
5との) 16 クロスリンク 17 アイドラーリンク 18 フリーリンク枢支点(フリーリンク9とアイドラ
ーリンク17との枢支点) 19 枢支点(クロスリンク14とアイドラーリンク1
7との) 20 ガイドリンク 21 枢支点(アイドラーリンク17とガイドリンク2
0との) 22 枢支点(ガイドリンク20とクランクケース12
との) CP ピストンの中心軸線 C9 フリーリンク軸線 D 摺接面(ピストン1とシリンダ2との) L1 クロスリンク14(16)のコネクションロッド
5との枢支点15からクランクケース12の枢支点13
までの長さ L2 クロスリンク14(16)のフリーリンク9との
枢支点11(または、アイドラーリンク17との枢支点
19)からクランクケース12の枢支点13までの長さ
Reference Signs List 1 piston 2 cylinder 3 crankshaft 4 crank arm 5 connection rod 6 piston rod 7 crank pin (pivot point between connection rod 5 and crank arm 4) 8 piston pin (piston rod 6 and free link 9)
9 Free link 10 Cross link 11 Free link pivot point (free link 9 and cross link 10 pivot point) 12 Crankcase 13 Pivot point (cross link 10 (16) and crankcase 12) 14 Cross link 15 Pivot point (between cross link 16 and connection rod 5) 16 Cross link 17 Idler link 18 Free link pivot point (pivot point between free link 9 and idler link 17) 19 Pivot point (cross link 14 and idler link 1)
7) 20 guide link 21 pivot point (idler link 17 and guide link 2)
0) 22 pivot point (guide link 20 and crankcase 12)
Center axis of CP piston C9 free link axis D sliding surface (between piston 1 and cylinder 2) L1 pivot point 15 of cross link 14 (16) with connection rod 5 to pivot point 13 of crankcase 12
L2 Length from the pivot point 11 of the cross link 14 (16) to the free link 9 (or the pivot point 19 to the idler link 17) to the pivot point 13 of the crankcase 12

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年6月9日(1999.6.9)[Submission date] June 9, 1999 (1999.6.9)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項4[Correction target item name] Claim 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項1のピストン・クランク機構の発明は、ピ
ストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換
するピストン・クランク機構において、シリンダ内を往
復摺動するピストン部と、上記ピストン部にピストン部
の中心軸線に配置されたピストンピンを介して枢支され
たフリーリンクと、上記フリーリンクの他端のフリーリ
ンク枢支点に連結されるとともに、クランクシャフトと
ともに回動自在のクランクアームのクランクピンに連結
されて、ピストンの往復運動をクランクシャフトに伝達
する、複数のリンクからなる中間リンク機構とを具備
し、上記中間リンク機構は、クランクシャフトを囲うク
ランクケースに一端が枢支され、ピストンの往復運動を
伝達してくるリンクと枢支されたクロスリンクと、上記
クロスリンクのクランクケースとの枢支点を除く任意の
部位に一端が枢支され、他端が上記クランクアームに枢
支されたコネクションロッドとを有し、ピストン部がそ
の往復工程の少なくとも中間点にあるとき、フリーリン
ク枢支点が、ほぼピストン部の中心軸線上に来るように
したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a piston-crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion of a crankshaft. A free link pivotally supported on the piston portion via a piston pin disposed on a central axis of the piston portion, and a free link pivot point at the other end of the free link. An intermediate link mechanism comprising a plurality of links connected to a crankpin of a crank arm that is rotatable together with the crankshaft and transmitting reciprocating motion of the piston to the crankshaft . Around the crankshaft
One end is pivotally supported by the rank case to reciprocate the piston.
The transmitted link, the pivoted cross link, and the above
Any except for pivot point with crosslink crankcase
One end is pivotally supported on the part and the other end is pivoted on the crank arm.
A supporting connection rod, wherein the free link pivot point is substantially on the center axis of the piston portion when the piston portion is at least at an intermediate point of the reciprocating process.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0020】また、請求項4の発明は、請求項1、2ま
たは3に記載のピストン・クランク機構において、上記
クロスリンクのコネクションロッドとの枢支点からクラ
ンクケースの枢支点までの長さが、ピストン部側に連な
るリンクとの枢支点までの長さよりも短く配設されたこ
とを特徴とする。
Further, the invention of claim 4 is the first or second aspect of the present invention.
Other in piston-crank mechanism according to 3, the length from the pivot point of the connecting rod of the cross-linked to the pivot point of the crank case is shorter than the length to the pivot point of the link connected to the piston portion It is characterized by being arranged.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0030】図1の第1の実施の形態では、クロスリン
ク10およびコネクションロッド5が、ピストン部1、
6の往復運動をクランクシャフト3に伝達する中間リン
ク機構を形成している。そして、フリーリンク9がピス
トンの往復運動を伝達してくるリンクとなっている。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the cross link 10 and the connection rod 5 are connected to the piston 1,
An intermediate link mechanism for transmitting the reciprocating motion of the motor 6 to the crankshaft 3 is formed. And free link 9
It is a link that transmits a ton of reciprocating motion.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0045】図2の第2の実施の形態では、クロスリン
ク14およびコネクションロッド5が、ピストン部1、
6の往復運動をクランクシャフト3に伝達する中間リン
ク機構を形成している。そして、フリーリンク9がピス
トンの往復運動を伝達してくるリンクとなっている。
In the second embodiment shown in FIG. 2, the cross link 14 and the connection rod 5 are connected to the piston 1,
An intermediate link mechanism for transmitting the reciprocating motion of the motor 6 to the crankshaft 3 is formed. And free link 9
It is a link that transmits a ton of reciprocating motion.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0046】〔第3実施形態〕図3は、この発明の第3
の実施の形態を示す。この第3の実施の形態は、クロス
リンク14をL字形のレバーとした点を除けば、上述の
第2の実施の形態と同様である。従って、第1および第
2の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を
付けて、その詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment] FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
An embodiment will be described. This third embodiment is the same as the above-described second embodiment except that the cross link 14 is an L-shaped lever. Therefore, the same portions as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0049[Correction target item name] 0049

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0049】図3の第3の実施の形態では、クロスリン
14およびコネクションロッド5が、ピストン部1、
6の往復運動をクランクシャフト3に伝達する中間リン
ク機構を構成している。そして、フリーリンク9がピス
トンの往復運動を伝達してくるリンクとなっている。
In the third embodiment shown in FIG. 3, the cross link 14 and the connection rod 5 are connected to the piston 1,
6 constitutes an intermediate link mechanism that transmits the reciprocating motion of the crankshaft 6 to the crankshaft 3. And free link 9
It is a link that transmits a ton of reciprocating motion.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0056[Correction target item name] 0056

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0056】図4の第4の実施の形態では、アイドラー
リンク17、ガイドリンク20、クロスリンク14およ
びコネクションロッド5が、ピストン部1、6の往復運
動をクランクシャフト3に伝達する中間リンク機構を構
成している。そして、アイドラーリンク17がピストン
の往復運動を伝達してくるリンクとなっている。
In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the idler link 17, the guide link 20, the cross link 14, and the connection rod 5 form an intermediate link mechanism for transmitting the reciprocating motion of the pistons 1, 6 to the crankshaft 3. Make up. And the idler link 17 is a piston
It is a link that transmits the reciprocating motion of.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0061[Correction target item name] 0061

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0061】また、上述の実施の形態では、中間リンク
機構のうち、ピストン部の往復摺動行程に応じて、クラ
ンクシャフトを囲うクランクケースを基準とした所定の
軌跡に沿って運動するリンクとして、クランクケースに
枢支されたクロスリンク10、14を用いたが、例え
ば、クランクケースに取り付けた溝カムにクロスリンク
をガイドさせてもよい。クロスリンクの運動軌跡は、必
ずしも円弧でなくてもよい。
In the above-described embodiment, the link of the intermediate link mechanism that moves along a predetermined trajectory based on the crankcase surrounding the crankshaft in accordance with the reciprocating sliding stroke of the piston portion is as follows. Although the crosslinks 10 and 14 pivotally supported by the crankcase are used, for example, the crosslink may be guided by a groove cam attached to the crankcase. The movement trajectory of the cross link does not necessarily have to be a circular arc.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】符号の説明[Correction target item name] Explanation of sign

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【符号の説明】 1 ピストン 2 シリンダ 3 クランクシャフト 4 クランクアーム 5 コネクションロッド 6 ピストンロッド 7 クランクピン(コネクションロッド5とクランクア
ーム4の枢支点) 8 ピストンピン(ピストンロッド6とフリーリンク9
の枢支点) 9 フリーリンク 10 クロスリンク 11 フリーリンク枢支点(フリーリンク9とクロスリ
ンク10の枢支点) 12 クランクケース 13 枢支点(クロスリンク10とクランクケース12
の) 14 クロスリンク15 枢支点(クロスリンク14とコネクションロッド
5との) 17 アイドラーリンク 18 フリーリンク枢支点(フリーリンク9とアイドラ
ーリンク17との枢支点) 19 枢支点(クロスリンク14とアイドラーリンク1
7との) 20 ガイドリンク 21 枢支点(アイドラーリンク17とガイドリンク2
0との) 22 枢支点(ガイドリンク20とクランクケース12
との) CP ピストンの中心軸線 C9 フリーリンク軸線 D 摺接面(ピストン1とシリンダ2との) L1 クロスリンク14のコネクションロッド5との枢
支点15からクランクケース12の枢支点13までの長
さ L2 クロスリンク14のフリーリンク9との枢支点1
1(または、アイドラーリンク17との枢支点19)か
らクランクケース12の枢支点13までの長さ
[Description of Signs] 1 piston 2 cylinder 3 crankshaft 4 crank arm 5 connection rod 6 piston rod 7 crank pin (connection rod 5 and crank arm
8 Piston pin (piston rod 6 and free link 9)
9 Free link 10 Cross link 11 Free link pivot point (Free link 9 and cross link)
Pivot point of link 10) 12 Crank case 13 pivot point (crosslink)10And crankcase 12
14) Crosslink15 pivot point (cross link 14 and connection rod
With 5) 17 idler link  18 Free link pivot point (Free link 9 and idler
-Pivot point with link 17) 19 Pivot point (cross link 14 and idler link 1)
7) 20 guide link 21 pivot point (idler link 17 and guide link 2)
0) 22 pivot point (guide link 20 and crankcase 12)
Center axis of CP piston C9 Free link axis D Sliding contact surface (between piston 1 and cylinder 2) L1 Cross link14Pivot with connection rod 5
Length from fulcrum 15 to pivot 13 of crankcase 12
Sa L2 cross link14Pivot point 1 with free link 9
1 (or pivot point 19 with idler link 17)
To the pivot point 13 of the crankcase 12

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピストンの往復運動をクランクシャフト
の回転運動に変換するピストン・クランク機構におい
て、 シリンダ内を往復摺動するピストン部と、 上記ピストン部にピストン部の中心軸線に配置されたピ
ストンピンを介して枢支されたフリーリンクと、 上記フリーリンクの他端のフリーリンク枢支点に連結さ
れるとともに、クランクシャフトとともに回動自在のク
ランクアームのクランクピンに連結されて、ピストンの
往復運動をクランクシャフトに伝達する、複数のリンク
からなる中間リンク機構とを具備し、 中間リンク機構の少なくともひとつのリンクが、ピスト
ン部の往復摺動行程に応じて、クランクシャフトを囲う
クランクケースを基準とした所定の軌跡に沿って運動す
ることにより、ピストン部がその往復行程の少なくとも
中間点にあるとき、フリーリンク枢支点が、ほぼピスト
ン部の中心軸線上に来るようにしたことを特徴とするピ
ストン・クランク機構。
1. A piston / crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotary motion of a crankshaft, comprising: a piston portion reciprocatingly sliding in a cylinder; and a piston pin disposed on the piston portion at a center axis of the piston portion. And a free link pivotally supported via a free link, and connected to a free link pivot point at the other end of the free link, and connected to a crankpin of a crank arm that is rotatable together with a crankshaft, thereby reciprocating the piston. An intermediate link mechanism consisting of a plurality of links that transmits to the crankshaft, wherein at least one link of the intermediate link mechanism is based on the crankcase surrounding the crankshaft according to the reciprocating sliding stroke of the piston portion. By moving along a predetermined trajectory, the piston part can reduce its reciprocating stroke. Even when it is in an intermediate point, free-link pivoting point is, the piston-crank mechanism, characterized in that it has to come to the center axis of the substantially piston unit.
【請求項2】ピストンの往復運動をクランクシャフトの
回転運動に変換するピストン・クランク機構において、 シリンダ内を往復摺動するピストン部と、 上記ピストン部にピストン部の中心軸線に配置されたピ
ストンピンを介して枢支されたフリーリンクと、 一端が上記フリーリンクの他端に枢支され、他端がクラ
ンクシャフトを囲うクランクケースに枢支されたクロス
リンクと、 上記クロスリンクのクランクケースとの枢支点を除く任
意の部位に一端が枢支され、他端が上記クランクシャフ
トとともに回動自在のクランクアームに枢支されたコネ
クションロッドとを具備し、 ピストン部がその往復行程の中間点にあるとき、フリー
リンクのピストン部との枢支点とクロスリンクとの枢支
点とを結ぶフリーリンク軸線が、ピストン部の往復運動
方向とほぼ一致することを特徴とするピストン・クラン
ク機構。
2. A piston / crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotational motion of a crankshaft, wherein a piston portion reciprocally slides in a cylinder, and a piston pin disposed on the piston portion at a center axis of the piston portion. A free link pivotally supported via a link, one end of which is pivotally supported by the other end of the free link, and the other end pivotally supported by a crankcase surrounding a crankshaft; and a crankcase of the crosslink. A connection rod pivotally supported at one end at an arbitrary position other than the pivot point and the other end pivotally supported by a crank arm rotatable together with the crankshaft, and a piston portion is located at an intermediate point of the reciprocating stroke. When the free link axis connecting the pivot point of the free link to the piston and the pivot point of the cross link is Piston-crank mechanism, characterized in that substantially coincides with the direction of motion.
【請求項3】ピストンの往復運動をクランクシャフトの
回転運動に変換するピストン・クランク機構において、 シリンダ内を往復摺動するピストン部と、 上記ピストン部にピストン部の中心軸線に配置されたピ
ストンピンを介して枢支されたフリーリンクと、 中間点が上記フリーリンクの他端に枢支されたアイドラ
ーリンクと、 一端が上記アイドラーリンクの一端に枢支され、他端が
クランクシャフトを囲うクランクケースの一側に枢支さ
れたクロスリンクと、 一端が上記アイドラーリンクの他端に枢支され、他端が
上記クランクケースの他側に枢支されたガイドリンク
と、 上記クロスリンクのクランクケースとの枢支点を除く任
意の部位に一端が枢支され、他端がクランクシャフトと
ともに回動自在のクランクアームに枢支されたコネクシ
ョンロッドとを具備し、 ピストン部の往復行程中、フリーリンクのピストン部と
の枢支点とアイドラーリンクとの枢支点とを結ぶフリー
リンク軸線が、ピストン部の往復運動方向とほぼ一致す
ることを特徴とするピストン・クランク機構。
3. A piston / crank mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotational motion of a crankshaft, wherein a piston portion reciprocally slides in a cylinder, and a piston pin disposed on the piston portion at a central axis of the piston portion. A free link pivotally supported through a shaft; an idler link having an intermediate point pivotally supported by the other end of the free link; and a crankcase having one end pivotally supported by one end of the idler link and the other end surrounding a crankshaft. A cross link pivotally supported on one side of the guide link; one end pivotally supported by the other end of the idler link, and the other end pivotally supported by the other side of the crankcase; and a crankcase of the cross link. One end is pivotally supported at an arbitrary part except for the pivot point, and the other end is pivotally supported by a crank arm that is rotatable together with the crank shaft. The free link axis connecting the pivot point of the free link with the piston portion and the pivot point of the idler link during the reciprocating stroke of the piston portion substantially coincides with the reciprocating direction of the piston portion. Characteristic piston-crank mechanism.
【請求項4】 上記クロスリンクのコネクションロッド
との枢支点からクランクケースの枢支点までの長さが、
ピストン部側に連なるリンクとの枢支点までの長さより
も短く配設されたことを特徴とする請求項2または3記
載のピストン・クランク機構。
4. The length from the pivot point of the cross link with the connection rod to the pivot point of the crankcase,
4. The piston / crank mechanism according to claim 2, wherein the length is shorter than a length up to a pivot point with a link connected to the piston portion.
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