JP2000073778A - 円弧状円形ピストンによる内燃機関 - Google Patents

円弧状円形ピストンによる内燃機関

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JP2000073778A
JP2000073778A JP10247457A JP24745798A JP2000073778A JP 2000073778 A JP2000073778 A JP 2000073778A JP 10247457 A JP10247457 A JP 10247457A JP 24745798 A JP24745798 A JP 24745798A JP 2000073778 A JP2000073778 A JP 2000073778A
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Japan
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piston
circular
internal combustion
combustion engine
rotor
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JP10247457A
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Hayami Mashita
速美 真下
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NIPPON SOFTWARE APPRO-C KK
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NIPPON SOFTWARE APPRO C KK
NIPPON SOFTWARE APPRO-C KK
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動及び騒音がほとんど発生せず、摩擦損失
が少なくて機械効率がよく、しかも小型,軽量に構成で
きる往復動内燃機関に利用可能な円弧状円形ピストンに
よる内燃機関を提供することを課題とする。 【解決手段】 相関的に逆方向に移動する一対の円弧状
円形ピストン1,1aの往復円弧運動を、質量,形状,
揺動回転半径の等しい左右部分を有するローター2を介
して揺動型回転運動に変換した後、その運動を2本のコ
ンロッド6,6aによって二手に均等に分けて2本のク
ランクシャフト10,10aの回転に変換して出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復動内燃機関に
利用可能な円弧状円形ピストンによる内燃機関に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】往復動内燃機関は一般に、シリンダ内を
直線的に往復動する円筒形ピストンとピストンピンを介
して一端が円筒形ピストンに回動自在に取り付けられる
コネクティングロッド(以後コンロッドと呼ぶ)と、コ
ンロッドの他端に回動自在に取り付けられるクランクシ
ャフトとによってすべり子クランク機構として構成さ
れ、コンロッドを介して伝わる円筒形ピストンの直線的
な往復運動を回転運動に変換する。
【0003】この従来の往復動内燃機関の場合は、円筒
形ピストンを上下動させるに際しコンロッドが円筒形ピ
ストンの往復直線運動方向に対し傾斜するために、円筒
形ピストンに加わる力により、円筒形ピストンとシリン
ダの衝突ならびに摩擦(ピストンスラップ)が発生し、
振動及び騒音と摩擦損失の大きな要因となっている。
【0004】また、円筒形ピストン、ピストンピン、コ
ンロッドといった往復運動部分からの不釣り合い慣性力
により、振動及び騒音が発生する。
【0005】そして、多気筒往復動内燃機関では、燃
焼,排気,吸入,圧縮の各行程による回転トルクの変動
により、クランクシャフトのねじり振動及び騒音が発生
し、円筒形ピストン、ピストンピン、コンロッド、クラ
ンクシャフト等の慣性偶力により、クランクシャフトの
偶力振動及び騒音が発生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の往復動内燃機関
には上述したような欠点があったので、本発明はそのよ
うな欠点のない、即ち、振動及び騒音がほとんど発生せ
ず、摩擦損失が少なくて機械効率がよく、しかも小型,
軽量に構成できる往復動内燃機関に利用可能な円弧状円
形ピストンによる内燃機関を提供することを課題とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、相関的に逆方
向に移動する一対の円弧状円形ピストンの往復円弧運動
を、質量,形状,揺動回転半径の等しい左右部分を有す
るローターを介して揺動型回転運動に変換した後、その
運動を2本のコンロッドによって二手に均等に分けて2
本のクランクシャフトの回転に変換して出力することを
特徴とする円弧状円形ピストンによる内燃機関を以て上
記課題を解決した。
【0008】上記手段においては、円弧状円形ピストン
の往復円弧運動におけるピストン側圧がなくなり、ピス
トンスラップによる振動、騒音、及び摩擦損失がなくな
る。
【0009】また、円弧状円形ピストンに取り付けたロ
ーターの揺動動力を、2本のコンロッドによって均等に
振り分けて、2本のクランクシャフトに回転動力を伝動
することにより、往復質量による慣性力が完全に釣り合
うので、慣性力による振動、騒音がなくなる。
【0010】そして、燃焼、排気、吸気、圧縮の各行程
による作動トルクが同一平面上で作用するので、ロータ
ーにねじりが発生せず、2本のコンロッドから2本のク
ランクシャフトへの動力の伝動も同一平面上で作用する
ので、クランクシャフトに偶力が発生しない。
【0011】更に、クランクシャフトのクランク回転半
径小径化により、クランクピンとクランクシャフトのオ
ーバーラップ部分増大による剛性強化で、クランクピン
及びクランクシャフトの小径化とコンロッドが2本にな
るので、摩擦損失が大幅に低減される。
【0012】
【発明の実施の形態】先ず、図1乃至図6に示された実
施形態について説明する。この実施形態は円弧状円形ピ
ストン1,1aが往復円弧運動をするエンジンで、4サ
イクルで4気筒のエンジンを示す。それは、両側に燃焼
室があるので複動式機関であって、燃料供給方法及び点
火方法は、従来技術の場合と同様である。
【0013】円弧状円形ピストン1,1aには、ロータ
ー2が固定状態に取り付けられ、その揺動回転中心部に
固定された揺動回転軸3によって軸支され、揺動回転軸
3は、円弧状円形ピストン1,1aの円弧方向への動き
に伴って、ローター2を介して揺動回転駆動される。ロ
ーター2及び揺動回転軸3の左右部分は、質量及び形状
を等しくする。
【0014】揺動回転軸3に揺動回転アーム4,4aが
固定状態に取り付けられ(図4)、揺動回転アーム4,
4aの両端部には、揺動回転アームピン5,5aを介し
てコンロッド6,6aが回動自在に取り付けられる。揺
動回転アーム4,4aの揺動回転半径とコンロッド6,
6aの質量及び形状を等しくする。コンロッド6,6a
の他端は、クランクピン7,7aに回動自在に取り付け
られ、円板クランク8,8a及び円板クランクギア9,
9aに対し偏心的に連結される(図1,図4参照)。
【0015】円板クランク8,8a及び円板クランクギ
ア9,9aは、円板クランク8,8a及び円板クランク
ギア9,9aの中心部に取り付けられたクランクシャフ
ト10,10aによって軸支され、クランクシャフト1
0,10aを均等なトルクにて振分回転駆動する。クラ
ンクシャフト10,10aに駆動ギア11,11aが取
り付けられ、各駆動ギア11,11aは出力回転軸13
に設置された被動ギア12に噛合し、これを回転駆動す
る。
【0016】円板クランクギア9,9aは、円板クラン
ク被動ギア14,14a,14b,14cに噛合し、こ
れを回転駆動する。円板クランク被動ギア14,14
a,14b,14cは、それらの中心部に取り付けられ
たシャフト15,15a,15b,15cによって軸支
される。更にシャフト15,15a,15b,15cに
はカムシャフト駆動ギア16,16a,16b,16c
が取り付けられ、それらはカムシャフト18,18a,
18b,18cに設置されたカムシャフト被動ギア1
7,17a,17b,17cに噛合してこれらを回転駆
動し、以て吸気弁機構19,19a,19b,19c及
び排気弁機構20,20a,20b,20cを作動させ
る(図2,図3参照)。その時、カムシャフト18,1
8a,18b,18cの回転速度は、出力回転軸13の
半分とする。
【0017】上記構成の動作について説明すると、円弧
状円形ピストン1,1aが互いに反対方向に円弧動する
に伴い、ローター2が揺動回転軸3を軸にシーソー運動
をし、その結果、揺動回転軸3が揺動型回転運動をす
る。そして、揺動回転アーム4,4aを介してコンロッ
ド6側とコンロッド6a側とに均等に振分伝動され、そ
れぞれ円板クランク8,8aと円板クランクギア9,9
aの回転運動に変換される。更に、円板クランクギア
9,9aの回転運動は駆動ギア11,11aに伝達さ
れ、合成されて被動ギア12並びにこれと一体となった
出力回転軸13を回転駆動する。
【0018】また、円板クランクギア9,9aは、円板
クランク被動ギア14,14a,14b,14cを回転
駆動し、その中心部に取り付けられたシャフト15,1
5a,15b,15cに取り付けられたカムシャフト駆
動ギア16,16a,16b,16cを回転させる。そ
して、カムシャフト18,18a,18b,18cに設
置されたカムシャフト被動ギア17,17a,17b,
17cを回転駆動して、吸気弁機構19,19a,19
b,19c及び排気弁機構20,20a,20b,20
cを作動させ、以て燃焼、排気、吸気、圧縮の各行程を
制御する。
【0019】上記動作において、円弧状円形ピストン
1,1aの往復円弧運動に際してのピストン側圧はなく
なり、ピストン側圧が大きいことに起因する振動及び騒
音と摩擦損失がなくなり、機械効率が大幅に向上する。
【0020】また、左右の円弧状円形ピストン1,1a
及びローター2の不釣り合い運動はなく、揺動回転運動
を回転運動に変換する機構の動作においては、揺動回転
軸3の動力がコンロッド6,6aによって均等にクラン
クシャフト10,10aに伝動され、駆動ギア11,1
1aと被動ギア12により出力回転軸13に回転駆動さ
れるので、慣性力が完全に釣り合い、慣性力による振
動、騒音がなくなる。
【0021】そして、燃焼、排気、吸気、圧縮の各行程
による作動トルクが同一平面上で作用するので、ロータ
ー2にねじりが発生せず、コンロッド6,6aからクラ
ンクシャフト10,10aへの動力の伝動も同一平面上
で作用するので、クランクシャフト10,10aに偶力
が発生しない。
【0022】更に、クランクシャフト10,10aのク
ランク回転半径の小径化により、クランクピン7,7a
とクランクシャフト10,10aのオーバーラップ部分
の増大による剛性強化で、クランクピン7,7a及びク
ランクシャフト10,10aの小径化とコンロッド6,
6aが2本になることにより、摩擦損失を大幅に低減す
ることができる。
【0023】本発明においては上記作用により、ピスト
ン側圧がなくなるのと、コンロッドが2本になり、クラ
ンクピン及びクランクシャフトの小径化とカウンターウ
エイトによるオイル攪拌損失がなくなるため、機械効率
が大幅に向上する。また、不釣り合い慣性力による振動
及び騒音と偶力による振動及び騒音がなくなり、クラン
クシャフトのねじり振動が大幅に低減される。そして、
円弧状円形ピストンなどの往復質量を従来の円筒形ピス
トンなどの往復質量の4分の1以下に設計することがで
きるので、出力性能が大幅に向上する。更に、複動式に
より従来の往復動内燃機関の容積の3分の1以下に設計
することができるので、小型,軽量,低コストになる。
【0024】次に図7に示された実施形態について説明
する。この実施形態は、図1乃至図6に示した実施形態
と大体同じであるので、異なる点のみ説明する。
【0025】クランクシャフト10,10aに駆動ベベ
ルギア21,21aが取り付けられ、駆動ベベルギア2
1,21aは出力回転軸13に設置された被動ベベルギ
ア22,22aに噛合し、以て出力回転軸13を回転駆
動するという構造で、出力回転軸13の出力方法と位置
及びフライホイールの取り付け位置が異なる。
【0026】
【発明の効果】本発明は上述した通りであって、本発明
に係わる内燃機関によれば、ピストン側圧がなくなるの
と、コンロッドが2本になり、クランクピン及びクラン
クシャフトを小径化でき、また、カウンターウエイトに
よるオイル攪拌損失がなくなるために、機械効率が大幅
に向上する。また、不釣り合い慣性力による振動及び騒
音と偶力による振動及び騒音がなくなり、クランクシャ
フトのねじり振動が大幅に低減される。そして、円弧状
円形ピストンなどの往復質量を従来の円筒形ピストンな
どの往復質量の4分の1以下に設計することができるの
で、出力性能が大幅に向上する。更に、複動式により従
来の往復動内燃機関の容積の3分の1以下に設計するこ
とができるので、小型化、軽量化、及び低コスト化が可
能となる。
【0027】ゆえに、生産材料が少量になり、生産工場
の電力消費を大幅に抑制し、また、内燃機関の燃料消費
も大幅に抑制して、CO2 排出削減に多大に貢献し得る
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸縦方向)の正面図である。
【図2】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸縦方向)のシリンダーケース部及びシリンダーヘッ
ド部(吸気弁機構)の平面図である。
【図3】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸縦方向)のシリンダーケース部及びシリンダーヘッ
ド部(排気弁機構)の平面図である。
【図4】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸縦方向)のクランクケース部の平面図である。
【図5】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸縦方向)のオイルケース部の平面図である。
【図6】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸縦方向)の横断面図である。
【図7】本発明に係る円弧状円形ピストン内燃機関(出
力軸横方向)の正面図である。
【符号の説明】
1 円弧状円形ピストン 1a 円弧状円形ピストン 2 ローター 3 揺動回転軸 4 揺動回転アーム 4a 揺動回転アーム 5 揺動回転アームピン 5a 揺動回転アームピン 6 コンロッド 6a コンロッド 7 クランクピン 7a クランクピン 8 円板クランク 8a 円板クランク 9 円板クランクギア 9a 円板クランクギア 10 クランクシャフト 10a クランクシャフト 11 駆動ギア 11a 駆動ギア 12 被動ギア 13 出力回転軸 21 駆動ベベルギア 21a 駆動ベベルギア 22 被動ベベルギア 22a 被動ベベルギア

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円弧状円形シリンダーの内部において円
    弧状円形ピストンを往復円弧運動可能に保持させて、前
    記円弧状円形ピストンにローターを取り付けて、前記ロ
    ーターに設置した2本のコネクティングロッドに前記ロ
    ーターの揺動動力を均等に振り分け、この動力を更に2
    本のクランクシャフトに均等に振り分け伝動させ、前記
    2本のクランクシャフトにそれぞれ平歯車を取り付け、
    それを出力回転軸に取り付けられた平歯車に噛合させる
    ことにより回転動力を合成して出力することを特徴とす
    る円弧状円形ピストンによる内燃機関。
  2. 【請求項2】 円弧状円形シリンダーの内部において円
    弧状円形ピストンを往復円弧運動可能に保持させて、前
    記円弧状円形ピストンにローターを取り付けて、前記ロ
    ーターに設置した2本のコネクティングロッドに前記ロ
    ーターの揺動動力を均等に振り分け、この動力を更に2
    本のクランクシャフトに均等に振り分け伝動させ、前記
    2本のクランクシャフトにそれぞれ傘歯車を取り付け、
    それを出力回転軸に取り付けられた傘歯車に噛合させる
    ことにより回転動力を合成して出力することを特徴とす
    る円弧状円形ピストンによる内燃機関。
JP10247457A 1998-06-02 1998-09-01 円弧状円形ピストンによる内燃機関 Pending JP2000073778A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104727940A (zh) * 2015-01-28 2015-06-24 杨复山 直轴内燃机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104727940A (zh) * 2015-01-28 2015-06-24 杨复山 直轴内燃机

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