JP2000074169A - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置

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JP2000074169A
JP2000074169A JP10248183A JP24818398A JP2000074169A JP 2000074169 A JP2000074169 A JP 2000074169A JP 10248183 A JP10248183 A JP 10248183A JP 24818398 A JP24818398 A JP 24818398A JP 2000074169 A JP2000074169 A JP 2000074169A
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JP
Japan
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reciprocating
frame
drive
guide groove
drive source
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JP10248183A
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Inventor
Tadashi Kumamoto
忠司 熊本
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HINOMARU SHOKAI KK
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HINOMARU SHOKAI KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転ロスが少なく、サイズや形状の自由度が
広くて、種々のエネルギを駆動エネルギとして用いるこ
とのでき、生産及び保守も簡単な駆動装置を提供せんと
するものである。 【解決手段】 往復動する躯体を有する駆動源100
と、該駆動源の躯体101の往復動を回転運動に変換す
る駆動変換機構102とを有する駆動装置において、前
記駆動変換機構として、前記駆動源の躯体101に往復
動方向に直角な方向にガイド溝1を設けると共に、前記
躯体の往復動時に該ガイド溝に沿って往復動する係合体
2を有し、該係合体の往復動と共に回転し、且つその回
転中心より前記躯体の往復ストロークの1/2だけ離れ
た位置で該係合体を固定する回転軸とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転ロスが少な
く、サイズや形状の自由度の広くて、種々のエネルギを
駆動エネルギとして用いることのできる駆動装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】駆動力を得る代表的な駆動装置の構成と
しては、自動車用エンジン等に用いられる内燃機関があ
る。該内燃機関は、基本的に、シリンダ及びピストンか
らなる往復動を行う駆動源と、該ピストンに回動自在に
取り付けられたコネクティングロッド(シリンダロッ
ド)と該ロッドの他端に同じく回動自在に取り付けられ
たクランクシャフトからなる駆動変換機構とを有する構
成である。該駆動変換機構は、前記ピストンの往復動
を、コネクティングロッド及びクランクシャフトを介し
て、該クランクシャフトに設けられた回転軸の回転運動
に変換する機能を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記駆動変換機
構の構成では、ピストンとコネクティングロッド、及び
コネクティングロッドとクランクシャフトの間の回転自
在な接合部分において、前後動運動を回転エネルギに変
換する場合のロスが大きい。特に図5に示すように、コ
ネクティングロッド200の運動に伴って、ピストン2
01とシリンダ202の摺動面に発生する側圧が過大と
なり、該摺動面の摩耗とエンジン全体の振動の原因とな
る。仮にこの側圧を小さくしようとすれば、コネクティ
ングロッドを長くしなければならず、その分断面積を増
やさなければならないので、重量増大につながることに
なる。これは内燃機関の小型化と重量の軽減を阻害する
大きな要因となっており、その対策として特殊合金の採
用や特殊加工法の開発が必要になる。
【0004】ピストンとコネクティングロッド、及びコ
ネクティングロッドとクランクシャフトの接合点は全て
ピンジョイントであるため、ピストンの軽量化を目指し
てピストンの全長を短縮することは困難である。限度以
上に短縮すれば、スラップ運動の原因となる。
【0005】その他、従来の上記内燃機関の構造では、
部品点数が多くなり、生産コストの上昇だけでなく、生
産工程数を増大させ、且つ性能維持のための保守にユー
ザにも多大な負担をかけていた。またユーザとしては、
危険の伴う高価なエネルギ源のみしか使えない現状の内
燃機関に対する不満も多く、特にNOxや二酸化炭素排
出量を削減していこうとする流れを無視することはでき
ない。
【0006】本発明は従来技術の以上のような問題に鑑
み創案されたもので、回転ロスが少なく、サイズや形状
の自由度が広くて、種々のエネルギを駆動エネルギとし
て用いることができ、生産及び保守も簡単な駆動装置を
提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため本願請求項1の
構成は、往復動する躯体を有する駆動源と、該駆動源の
躯体の往復動を回転運動に変換する駆動変換機構とを有
する駆動装置において、前記駆動変換機構として、前記
駆動源の躯体に往復動方向に直角な方向にガイド溝を設
けると共に、前記躯体の往復動時に該ガイド溝に沿って
往復動する係合体を有し、該係合体の往復動と共に回転
し、且つその回転中心より前記躯体の往復ストロークの
1/2だけ離れた位置で該係合体を固定する回転軸とを
備えたことを基本的特徴としている。
【0008】上記駆動源としては、躯体があって、該躯
体が往復動する構成のものであればどのような構成のも
のでも良く、内燃機関だけに限定されない。後述する駆
動変換機構による駆動力の変換に、従来の内燃機関にお
いて問題となった側圧のような無理な負荷が掛からず、
駆動力の小さなものでも回転駆動に変換することが容易
にできることと、駆動源としての構成に特に限定がない
ことにより、種々のエネルギを駆動エネルギとして用い
ることができ、且つサイズや形状の自由度も広くなる。
本構成の特徴は、駆動源の躯体の往復動を回転運動に変
換する駆動変換機構の構成にあり、図1に示すように、
駆動源100の躯体101に往復動方向に直角な方向に
ガイド溝1を設けると共に、前記躯体101の往復動時
に該ガイド溝1に沿って往復動する係合体2を有し、該
係合体2の往復動と共に回転し、且つその回転中心Cよ
り前記躯体101の往復ストロークの1/2だけ離れた
位置で該係合体2を固定する回転軸(図1では回転軸に
取り付けられたフライホイール3で示されている)とを
備える構成とすることにある。すなわち躯体101の往
復動方向に直角な方向にガイド溝1を設け、更に該ガイ
ド溝1内を往復動する係合体2を設けることにより、躯
体101が往復動する間に、係合体2の移動軌跡が円を
描くような構成にし、該円の中心に回転軸の軸芯が存在
するようにしたものである。躯体101の往復動が、係
合体2の往復動に変換され、さらに最終的に回転軸の回
転運動になって取り出されることになる。従来の構成と
は違って、運動変換中の各構成の運動が、係合体2の往
復動と回転軸3の回転運動なので、どこかに上記側圧の
ような無理な負荷が掛かったりせず、そのため回転ロス
が少ない。また駆動源100の躯体101のストローク
及びガイド溝1の大きさ(前記ストロークによってほぼ
決定される)、更には躯体101の寸法で、全体のサイ
ズも決定され、形状も自由なものにすることが可能であ
る。
【0009】回転軸の回転中心より前記躯体101の往
復ストロークの1/2だけ離れた位置で、係合体2を該
回転軸を固定する(これは即ち、ガイド溝1内における
係合体2の往復動距離が躯体101の往復ストロークと
一致していることと同義である)ことにしたのは、躯体
101の往復動を、係合体2の往復動に変換する場合、
上記離間距離に設定しなければ、係合体2の往復動がで
きなくなるからである。躯体101のストロークの最上
位置及び最下位置における係合体2の位置は、丁度後述
する図2の(b)(d)の位置になる。また請求項2の構成
で、前記躯体101の往復動数に対する回転軸の回転数
の比が1:1になるようにと限定したのは、図2に示す
係合体2の往復動が躯体101の一往復動で行われ、且
つこの係合体2の往復動が丁度回転軸の一回転に変換さ
れるためである。
【0010】上記構成において、前記ガイド溝につき、
前記駆動源の躯体に往復動方向に直角な方向に始点と終
点を設け、且つその途中を湾曲した状態にすると、該湾
曲側と反対側にある駆動源が内燃機関のような構成の場
合、圧縮速度を加速することが可能となる。
【0011】上記のいずれの駆動装置の構成も、前記駆
動源を躯体の往復動の両端部に夫々設け、且つ該躯体を
供用することを妨げるものではない。そのような構成に
することによって、駆動源を倍化すると共に、それらの
構成において1の駆動変換機構を供用できるようにな
り、該駆動装置のコンパクト性を損なわず、出力を上げ
ることが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態につき説
明する。図1は、本願請求項1に係る駆動装置の構成を
示す断面図である。図中100は駆動源、101は躯
体、102は駆動変換機構、1はガイド溝、2は係合
体、3は回転軸の軸端部に取り付けられたフライホイー
ルである。
【0013】前記駆動源100は、本構成では、内燃機
関(2サイクルでも4サイクルでも良い)であり、その
中で往復動する躯体101はちょうどピストンに相当す
る。本構成では、この駆動源100が躯体101の往復
動方向両側に夫々1つずつ設けられており(但し両側に
必ず設けられなければならないものではない)、また該
躯体101も同様に往復動方向両側に夫々1つずつ設け
られている。そしてこれらの躯体101は連続部により
結ばれており、一体構成となっている。但し該内燃機関
に適用された駆動変換機構102の構成は、従来のコネ
クティングロッド及びクランクシャフトによる構成では
なく、以下のような構成により、躯体101の往復動を
回転運動に変換できるようになる。即ち駆動源100の
躯体101に往復動方向に直角な方向にガイド溝1を設
けると共に、前記躯体101の往復動時に該ガイド溝1
に沿って往復動するピン状の係合体2を有し、該係合体
2の往復動と共に回転し、且つその回転中心より前記躯
体101の往復ストロークの1/2だけ離れた位置で、
軸端部に取り付けられた回転軸(実際にはそのフライホ
イール3)を介して該係合体2を固定すると共に、躯体
101の往復動数に対するその回転数の比が1:1とな
る回転軸(図面上では上述のように回転軸の端部に取り
付けられたフライホイール3が代わりに示されている)
とを備えている。この回転軸は図示しない軸受けで枢支
され、外部に回転出力となって取り出せるようになって
いる。
【0014】本構成では、図2(a)(b)(c)(d)に示す
ように、躯体101の往復動がガイド溝1における係合
体2の往復動(上下運動)に一旦変換される。該係合体
2を固定した後述の回転軸の回転数に対する躯体101
の往復動数の比が1:1に制約されるため、係合体2の
往復動(上下運動)は、躯体101の往復動と重ねられ
て、図3(a)(b)(c)に示すように、躯体101の往復
ストロークの中央を中心位置とする円状の回転運動とな
る。該係合体2のこのような回転運動と共に回転する回
転軸は、その回転軸端部に取り付けられたフライホイー
ル3を介して、その回転中心より前記躯体101の往復
ストロークの1/2だけ離れた位置で該係合体2を固定
しているため、該回転軸は、その軸芯を一定位置に留め
ながら回転することになり、結局回転運動となって取り
出される。
【0015】以上の構成でも、運動変換中の各構成の運
動が実質的に回転運動なので、どこかに従来の側圧のよ
うな無理な負荷が掛かったりせず、そのため回転ロスが
少ない。また駆動源100の躯体101のストローク及
びガイド溝1の大きさ(前記ストロークによってほぼ決
定される)、更には躯体101の寸法によって、全体の
サイズも決定され、形状も自由なものにすることが可能
である。
【0016】更に図4に示すように、前記請求項1の実
施形態構成とほぼ同様な構成において、前記駆動源10
0の躯体101に往復動方向に直角な方向に始点と終点
を設け、且つその途中を湾曲した状態にして、前記ガイ
ド溝1aの構成を設けるようにすると、該湾曲側と反対
側にある駆動源100による、躯体101の往復動にお
ける圧縮速度を加速することが可能となる。
【0017】
【発明の効果】以上詳述した本発明の構成によれば、従
来の構成とは違って、運動変換中の各構成の運動が係合
体の往復動乃至回転軸の回転運動なので、どこかに従来
の側圧のような無理な負荷が掛かったりせず、そのため
回転ロスが少なくなり、且つ装置寿命もこれまでのもの
より長くなる。また躯体の往復動を呈するものであれ
ば、駆動源としてどのようなものでも用いることがで
き、種々のエネルギを駆動エネルギとして用いることが
できるようになる。従って危険の伴う高価なエネルギ源
のみしか使えない現状の内燃機関とは異なり、特にNO
xや二酸化炭素排出量を削減していこうとする流れに沿
ったものである。更に駆動源の躯体のストローク及びガ
イド溝の大きさ、更には躯体の寸法で、全体のサイズも
決定されるため、形状も自由なものにすることが可能で
ある。加えて、以上のような簡便な構造であるため、部
品点数も少なくなって、生産コストを抑えることができ
ると共に、生産工程数を減らすことが可能となり、性能
維持のための保守に多大な負担をかけることはなくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願請求項1に係る駆動装置の一実施形態構成
を示す断面図である。
【図2】躯体の往復動がガイド溝における係合体の往復
動に変換される状態を示す説明図である。
【図3】係合体の往復動が躯体の往復動と重ねられて円
状の回転運動に変換される状態を示す説明図である。
【図4】本願請求項3に係る駆動装置の一実施形態構成
を示す断面図である。
【図5】従来の駆動変換機構の構成においてピストンと
シリンダの摺動面に発生する側圧の発生原理を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 ガイド溝 2 係合体 3 フライホイール 100 駆動源 101 躯体 102 駆動変換機構

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 往復動する躯体を有する駆動源と、該駆
    動源の躯体の往復動を回転運動に変換する駆動変換機構
    とを有する駆動装置において、前記駆動変換機構とし
    て、前記駆動源の躯体に往復動方向に直角な方向にガイ
    ド溝を設けると共に、前記躯体の往復動時に該ガイド溝
    に沿って往復動する係合体を有し、該係合体の往復動と
    共に回転し、且つその回転中心より前記躯体の往復スト
    ロークの1/2だけ離れた位置で該係合体を固定する回
    転軸とを備えたことを特徴とする駆動装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の駆動装置において、前記
    躯体の往復動数に対する回転軸の回転数の比が1:1で
    あることを特徴とする請求項1記載の駆動装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の駆動装置におい
    て、前記ガイド溝が、前記駆動源の躯体に往復動方向に
    直角な方向に始点と終点が設けられ、且つその途中が湾
    曲した状態とすることを特徴とする請求項1または2記
    載の駆動装置。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載の駆動装置に
    おいて、前記駆動源を躯体の往復動の両端部に夫々設
    け、且つ該躯体を供用することを特徴とする請求項1、
    2または3記載の駆動装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009008559A1 (en) * 2007-07-09 2009-01-15 Aden Limited Reciprocating and rotating type power transforming apparatus
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