JP2000500545A - 斜板エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 斜板エンジン組立体(1)は、斜板(4)と、ピストン(7)との各連接棒(8)との間のオフセットマウント(6)を有し、斜板(4)での連接棒(8)の作用線が求心成分と接線成分とに分解され、それにより、斜板(4)に向けられた付与力の成分を最小にすると共に斜板(4)に沿って付与される力を最大にする。連接棒(8)とピストン(7)との間の連結部は、球面軸受(16,17)を有する。斜板内燃エンジンは、この斜板エンジン組立体(1)を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 斜板エンジン 発明の分野 本発明は動力を平行なピストンから中心軸に伝達するのにスワッシュ板即ち斜 板を採用する形式の内燃エンジンに関する。 発明の背景 斜板エンジンは多年知られてきた。この形式の初期のエンジンは中心の縦動軸 の周りに配置された多数の平行なピストンを有していた。ピストンの横方向移動 は軸に斜めに固定された斜板によって軸の回転運動に変換される。ピストンの往 復運動は斜板の接線移動を引き起こし、それによって軸を回転させる。 クランクレスエンジン（Ａｕｓ）プロプライエタリー リミテッドの名前のオ ーストラリア特許出願第１４７５９／２３号は複斜板エンジンを記載しており、 斜板が、共通の燃焼室を共有する両端ピストンによって駆動される。このエンジ ン及びクランクレスエンジン（Ａｕｓ）管理会社によって開発された他のエンジ ンは自動車に組み込まれた。 斜板エンジンは７０年間知られてきたが、内燃エンジンとして一般的に受け入 れられなかった。用途は、駆動装置とは全く異なって、油圧ポンプ及び他の縦動 装置に限られてきた。内燃エンジンに使用するために基本的な斜板設計を改善し 、或いは修正する種々の試みがなされてきた。 エス．ブイ．エンジン プロプライエタリー リミテッドの名前のオーストラ リア特許出願第４１３２２／８５号は斜板エンジンの設計になしうる多数の改良 を記載した。これらの改良は安定化のための減衰装置、平衡装置、斜板の傾きの 変更を可能にするリンク構造、及び改良された全体の構造特徴を含む。 スターモータの名前の英国特許第２１０１２２６号にも言及するが、この特許 は斜板に基づく高圧蒸気駆動エンジンを記載する。シリンダが在来の方法で中心 動力軸の周りに配列される。斜板は軸に回転自在に取り付けられ、そして各端に ボール継手を有する連接棒によってピストンに連結される。エンジンは地熱又は ソーラエネルギーから由来する高圧蒸気によって駆動されるように設計されてい る。 多年の開発にもかかわらず、斜板エンジンは内燃エンジンの製造に受け入れ損 ねてきた。これはクランク式エンジンの既得権益のためと、基本的な設計課題の ためである。このような設計課題は、ピストンが始動するときピストンによって 斜板に加えられる直接的な荷重である。ピストンの作用線は斜板の回転軸線と平 行であり、かくして、斜板に向けられる力の成分は大きい。加えられた力の一部 分だけが、斜板を無理やり回転させるために斜板に沿って差し向けられる。この 結果、摩擦荷重が高くなり、又モータの効率を減少させることになる。 発明の目的 本発明の目的は、蒸気の課題の１つ又はそれ以上を解消し、或いは少なくとも 、既存の内燃エンジンに対する有用な変更を社会に提供する斜板エンジン組立体 を提供することにある。 発明の開示 一つの形態において、それは唯一の形態である必要もないのであるが、本発明 は、シリンダーブロックに回転可能に取り付けられた駆動軸と、 前記シリンダーブロック内の各シリンダー内に往復運動可能に取り付けられ、 往復運動の軸線が前記駆動軸の長手方向軸線にほぼ平行である、一つまたはそれ 以上のピストンと、 前記駆動軸と一緒に回転するように前記駆動軸と関連したゆらぎハブと、 前記駆動軸とゆらぎハブが回転していても前記斜板が回転しないように前記ゆ らぎハブに回転自在に取り付けられた斜板と、 各ピストンと関連した連接棒と、を有し、連接棒は、前記斜板における連接棒 の作用線が求心力成分と接線成分とに分解できるように、連接棒が、前記ピスト ンを前記斜板の各オフセットマウントに連結する、斜板エンジン組立体にある。 オフセットマウントにおける連接棒の作用線は、斜板の直径から接線方向にオ フセットされる。 好ましくは、エンジン組立体は、少なくとも４つのピストンを有し、ピストン のうちの少なくともいくらかはバランスを維持するために他のピストンと反対方 向の作用線を有している。 前記ゆらぎハブは、好ましくは、駆動軸と別体に形成されるが、駆動軸と一緒 に回転するように駆動軸にキー止めされる。 斜板は、ゆらぎ軸受によって適宜ゆらぎハブに回転可能に取り付けられるのが 良い。ゆらぎ軸受は、スラスト軸受又は回転軸受である。 好ましくは、オフセットマウントは一対の直立ラグからなる。一方のラグは好 ましくは前記斜板の直径の延長部であり、他方のラグは好ましくは前記斜板の直 径と接線に平行な線に沿って一方のラグからオフセットされる。 連接棒とオフセットマウントの間の連接棒を、好ましくは連接棒の捩じれ及び 回転を可能にする球面軸受を有する。連接棒とピストンとの間の連結部は、好ま しくは類似の軸受を組み込んでいる。 変形例において、オフセットマウントは、球面軸受を両側に片持ち式に取り付 けた単一のラグを有する。この形態においては、反対方向に作用するピストンに 連結する各球面軸受に連結された連接棒があるのがふさわしい。 さらに他の形態において、本発明は、バルブ組立体を有する１つ又はそれ以上 のシリンダーヘッドを付加した、ここにて説明した如き斜板エンジン組立体を有 する内燃エンジンにある。 内燃エンジンは、主として、バルブ組立体の設計に応じて４ストローク又は２ ストロークである。エンジンは、好ましくは４気筒又は６気筒でかつ両頭式であ る。 図面の説明 図１は、６気筒斜板エンジンの部分的分解組立図である。 図２は、ビッグエンドピン組立体の拡大図である。 図３は、従来技術の斜板エンジン組立体の説明図である。 図４は、本発明による斜板エンジン組立体の説明図である。 図５は、４気筒斜板エンジンの断面図である。 図６は、他の実施態様のビッグエンドピン組立体の説明図である。 図７は、スタビライザープラグを持つ斜板エンジン組立体の説明図である。 図面の詳細な説明 図において、同様の符号は同様のパーツを示している。 図１を参照すると、６気筒斜板エンジン１の部分分解図である。エンジン１は 中央駆動軸３に固定されたゆらぎハブ２を備えている。斜板４は、ゆらぎハブ２ に、ゆらぎ軸受５によって、回転可能に取付けられている。ゆらぎ軸受５は、ゆ らぎハブ２および駆動軸３の斜板４に対する回転運動を可能にする。 図示の実施態様においては、ゆらぎハブ２には、単一鋳造物として、駆動軸３ が一体に形成される。あるいは、ゆらぎハブ２を、駆動軸３にキー止めしても良 いし、或いは他の公知の手段によって、固定しても良い。 斜板４は、６のように、外周に配置した複数のオフセットマウントを有してい る。一つのピストン７に対し、１つのオフセットマウントが設けられる。各ピス トン７は、コンロッド８によって、オフセットマウント６に連結されている。一 端部において、ピストンとコンロッドは、リストピン９によって連結されている 。他端部においては、コンロッドは、大きな端ピン１０により、オフセットマウ ント６に連結されている。 オフセットマウント６は、互いに離間した直立のラグからなっている。図示の 実施態様においては、２つの隣接したオフセットマウントは、共通の中央ラグ１ １を共有している。中央ラグ１１は、ゆらぎハブの直径の延長部である。隣接し たオフセットマウントには、斜板の接線に沿って変位されるオフセットラグ１２ 、１３が形成されている。このことは、図２に、より明瞭に示されている。大き な端ピン１０は、ラグ１１、１２、１３を貫ぬいて、延びている。図示の特定の 実施態様においては、ピン１０は、一端部にヘッド１４を、他端部にねじ１５を 有し、ラグ１２にねじ込まれる。球面軸受１６、１７が大きな端ピン１０に取り 付けられている。コンロッド８、１８が、それぞれ、球面軸受１６、１７に取り 付けられている。球面軸受により、コンロッドが捩れ、回転することが可能にな る。 ピストン７を８のようなコンロッドの他端部に連結するリストピン９は、同様 の球面軸受組立体を有している。ピストン７はシリンダブロック２０内に収容さ れたシリンダ１９内を往復運動する。明確化のために、シリンダブロックの半分 だけが図示されている。駆動軸３は、シリンダブロック２０内のローラー軸受２ １で支持されている。 エンジンの作動中、シリンダ内の爆発力によって、ピストン７がコンロッド８ をオフセットマウント６に向って押す。従来公知の斜板エンジンにおいては、マ ウントはオフセットされておらず、従ってコンロッドは、駆動軸に平行な軸線上 で押している。これは、直列マウントを有する斜板エンジン組立体の作動要素の 平面図および側面図を示す図３ａおよび図３ｂに明瞭に示されている。力のベク トル線は、図３ａおよび図３ｂにおいて、矢印２２で示されるように、爆発した ピストンが斜板に向って直接押しているため、爆発したピストンが上死点にある ときは、エンジンがスタートし得ないことを示している。エンジンがすでに作動 しているときは、「死」点は瞬時で、ピストンは回転している斜板の「ダウン・ ヒル・ラン」に向って押す。それにもかかわらず、先行技術のかかるエンジンは 、この問題のために、効率が低い。 本発明にかかる斜板エンジン組立体の作動要素は、図４ａおよび図４ｂに示さ れている。ピストン（図示せず）をコンロッド２４に連結する球面軸受２３およ びコンロッド２４を斜板４に連結する球面軸受２５によって、コンロッドが捩れ 、回転することが可能になる。コンロッド２４がオフセット位置において押して おり、捩れ、かつ、回転することが可能であるため、矢印２２の方向に加えられ たエネルギーは、求心成分と接線成分とに分解される。これらの力により、斜板 を図４ａにおいて、矢印２６ａおよび２６ｂで示されるように、揺らす。この運 動は、斜板により、矢印２７の方向におけるゆらぎハブおよび駆動軸の回転に変 換される。 コンロッドの捩れおよび回転は、剪断力および圧縮力を最小にし、斜板へのエ ネルギー伝達を最大にする。この効果は、エンジン１がスタータモータがなくと も、スタートできるということである。さらに、エンジンを作動させるために、 フライホイールも必要がない。本発明が、図３ａおよび図３ｂに示された組立体 の問題を実質的に解決したものであることが認識されるであろう。 本発明の４気筒の実施態様の断面図が図５に示されている。６気筒の実施態様 のように、４気筒エンジン２８は、駆動軸３０の部分として形成されたゆらぎハ ブ２９を備えている。斜板３１は、軸受３２により、ゆらぎハブ２９に回転可能 に取り付けられている。３３のようなコンロッドは、斜板３１を複数のピストン ３４の各々に連結している。コンロッド３３とピストン３４の連結は、前述のよ うに、球面軸受を有するリストピン３５を用いてなされている。ピストン３４は 、シリンダブロック３７内に形成された３６のようなシリンダ内を往復運動する 。駆動軸３０は、３８のようなスラスト軸受によって、シリンダブロック３７内 に支持されている。 前述したオフセットマウントを、コンロッド３３を斜板３１に連結するのに使 用されるのが良い。あるいは、図６の片持ち構造を使用してもよい。別の構成に おいては、オフセットマウントに代えて、斜板４０から延びる単一のラグ３９が 用いられる。４１のような球面軸受が、適当な手段により、ラグ３９に連結され る。図示の実施態様においては、植え込みボルト４２によって連結されている。 前述の実施態様のように、４３のようなコンロッドは、球面軸受４１上で、捩れ 、回転することができ、それによって、剪断力および圧縮力を最小にすることが 可能になる。 斜板の回転は、図７に示されるボール・トラック・スタビライザによって防止 される。ボール４４は斜板４に固定される。トラック４６を含むスタビライザ・ プラグ４５が、シリンダブロック（図示せず）内に取り付けられる。斜板４が移 動すると、ボール４４がトラック４６内を動き、その結果、斜板４の運動を安定 させる。 ここに記載された両端が同形のエンジンは、逆に作用するピストンが同時に点 火されるので、バランスが良いという利点があることが理解されよう。オフセッ トマウントを有し、したがって、詳細に説明した実施態様の利点を有するが、バ ランスの利点を有していない単一端エンジンを作ることもできる。 ここに説明を加えたエンジンは、２ストロークエンジンあるいは４ストローク エンジンとして、作ることができる。 本件明細書においては、本発明をある実施態様や特徴の特定の選択に限定する ことなく、本発明の好ましい実施態様を説明することを目的としている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 コッペノル コーネリス オーストラリア クイーンズランド 4122 マンスフィールド ウィードン ストリ ートウェスト 75

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダーブロックに回転可能に取り付けられた駆動軸と、 前記シリンダーブロック内の各シリンダー内に往復運動可能に取り付けられ 、往復運動の軸線が前記駆動軸の長手方向軸線にほぼ平行である、一つまたはそ れ以上のピストンと、 前記駆動軸と一緒に回転するように前記駆動軸と関連したゆらぎハブと、 前記駆動軸とゆらぎハブが回転していても前記斜板が回転しないように前記 ゆらぎハブに回転自在に取り付けられた斜板と、 各ピストンと関連した連接棒と、を有し、連接棒は、前記斜板における連接 棒の作用線が求心力成分と接線成分とに分解できるように、連接棒が、前記ピス トンを前記斜板の各オフセットマウントに連結する、斜板エンジン組立体。 ２．上記連接棒のオフセットマウントでの作用線は、斜板の直径から接線方向に オフセットされている請求項１記載の斜板エンジン組立体。 ３．上記各オフセットマウントは、上記斜板の外周の接線に平行な線に沿って上 記斜板の直径の延長部からオフセットされている請求項１記載の斜板エンジン組 立体。 ４．上記各オフセットマウントは、斜板の直径の延長部に形成された第１直立ラ グ及びこの第１直立ラグに平行に形成され且つ斜板の外径と接線の線に沿って第 １直立ラグから変位される上記第１直立ラグを有する請求項１記載の斜板エンジ ン組立体。 ５．上記連接棒とオフセットマウントとの間の連結部は、連接棒の捩じりと回転 を可能にする球面軸受を有する請求項１記載の斜板エンジン組立体。 ６．上記連接棒とピストンとの間の連結部は、連接棒の捩じりと回転を可能にす る球面軸受を有する請求項１記載の斜板エンジン組立体。 ７．上記オフセットマウントは、両側に球面軸受を片持ち状態で取り付けた単一 のラグを有する請求項１記載の斜板エンジン組立体。 ８．同じオフセットマウントに連結されたピストンは、反対方向に作用する請求 項１記載の斜板エンジン組立体。 ９．複数のピストン及びシリンダを有し、これらの複数のピストンの少なくとも いくつかは他のピストンに対して反対方向の作用線を有し、それによりバランス を維持するようにしている請求項１記載の斜板エンジン組立体。 10．少なくとも４つのピストン及び４つのシリンダを有し、これらのピストンの ２つが他の２つのピストンに対して反対方向の作用線を有し、それによりバラン スを維持するようにしている請求項９記載の斜板エンジン組立体。 11．上記斜めハブは、上記駆動軸とは別体に形成され、駆動軸と一緒に回転する ように駆動軸にキー止めされている請求項１記載の斜板エンジン組立体。 12．上記斜板は、斜め軸受によって上記斜めハブに回転可能に取り付けられてい る請求項１記載の斜板エンジン組立体。 13．上記斜め軸受は、スラスト軸受又はローラ軸受である請求項12記載の斜板エ ンジン組立体。 14．更に、上記斜板と関連した位置決めボール及び上記シリンダブロックと関連 した対応するトラックを有し、斜板の動作が位置決めボールがトラック内を強制 的に移動させることにより安定化するようになっている請求項１記載の斜板エン ジン組立体。 15．上記トラックは、上記シリンダブロックに挿入可能なスタビライザプラグに 形成されている請求項14記載の斜板エンジン組立体。