【発明の詳細な説明】
三サイクルエンジン
この発明は往復動ピストン内燃機関（エンジン）、特にピストンの直線運動を
回転運動に変換する方法に関する。更に詳しくは、ピストン運動のタイミングに
関する。
従来の往復動内燃機関では、ピストンがシリンダー内で往復運動し、連結棹（
かん）により偏位クランクに連結される。偏位クランクが回転軸のまわりに回転
すると、ピストンはシリンダー内で概略正弦状の運動を行う。ピストンが上方死
点又はその近傍で費やす時間は、下方死点又はその近傍で費やす時間とほぼ同じ
となる。
シリンダーの排気口と吸気口がシリンダーヘッド内にある通常のポペット弁エ
ンジンでは、これは特に重要ではない。しかしながら、二サイクルエンジンのよ
うに吸気口と排気口がシリンダー壁にある場合、下方死点又はその近傍で費やさ
れる時間の長さが重要となる。排気ガスの排気と吸気ガスの吸気の何れもが改良
されると、改良されたエンジン性能が得られる。排気口と吸気口の一方又は両方
が開いている時間を大きくできれば、これはエンジン性能の改良の助けとなる。
上記の問題をある程度解決するため、本発明は一般的実施態様において、
孔内で直線摺動できるように拘束されたピストンをもつ往復動ピストン装置に
用いるのに適したクランク装置であって、
第一の軸のまわりを概略囲むように延びる係合面をもつ第一の部材と
上記第一の軸のまわりを回転するように拘束されたクランクと
第二の軸をもち、上記係合面に係合するように拘束されて上記第一の軸のまわ
りを回転し、該第一の軸から離れて上記クランクに取り付けられ上記第二の軸の
まわりを回転する可動フォロワーと
上記フォロワーに取り付けられ第三の軸のまわりを回転し、且つ上記ピストン
と上記フォロワーを相互連結する連結棹と
を具備するクランク装置を提供する。
上記ピストンは好ましくは輪歯車であり、上記フォロワーは遊星歯車である。
或いは、その代わり共役カム装置を用いてもよいが、他の装置でもよい。
第一の部材は、固定されても、第一の軸のまわりを選択的に回転されるように
してもよい。フォロワーは、第三の軸がフォロワーの係合面との接点に対して第
二の軸のまわりを回転し、それによりピストンを前進又は減速するように構成す
ることができる。第一の部材は、各サイクル中に第一の軸のまわりに搖動される
ようにしても、異なる「固定」位置に移動されるようにしてもよい。
共役カムが用いられる場合、フォロワーは好ましくは、第一の軸のまわりの軌
道１周に対して第二の軸のまわりを３周又は１．５周、回転する。
連結棹はフォロワーに、フォロワーの係合面の半径方向内側又は外側に連結さ
れるようにしてよい。
歯車装置が用いられる場合、好ましくは遊星歯車の径を輪歯車の径の２／３、
１／３又は３／４とする。
本発明の好ましい一実施態様においては、
孔内で直線摺動するように拘束されたピストンと
第一の軸のまわりを概略に囲むように延びる係合面をもつ第一の部材と
上記第一の軸のまわりを回転するように拘束されたクランクと
第二の軸をもち、上記係合面と係合するように拘束されて上記第一の軸のまわ
りに回転し、該第一の軸から離れて上記クランクに取り付けられ上記第二の軸の
まわりを回転するフォロワーと
フォロワーに取り付けられ第三の軸のまわりを回転し、上記ピストンとフォロ
ワーを相互に連結する連結棹とを具備する往復動ピストンが提供される。
好ましくは、この装置にはシリンダー壁に排気口と吸気口の一方又は両方が設
けられる。
或いは、吸気口と排気口の一方は、シリンダーヘッドにあって、ポペット弁を
介して選択的に開口されるようにすることができる。
ピストン装置は好ましくは内燃機関又はコンプレッサーである。
単一のフォロワーに複数の連結棹と付随するピストンを設けてもよい。例えば
、一つのフォロワーに、互いに１２０度離間する三つの連結棹を設けてもよい。
本発明は、以下の非限定実施例の記載と図面からより明瞭に理解されるもので
ある。図面において
図１〜３は、異なる動作状態にある、本発明の第一の実施例の模式的断面図を
示す。
図４は、図１の装置のビッグエンド（連結棹頭部、連かん頭部）が取る軌跡（
直交切線）を示す。
図５は、本発明の第二の実施例の破断斜視図を示す。
図６は、従来のエンジンと本発明における、時間に対するピストンの移動を表
すグラフを示す。
図７は、本発明の第二の実施例の概略的断面図を示す。
図８は、図１の実施例による直列三シリンダーの概略的断面図を示す。
図９は、本発明の更なる実施例を示す。
図１０は、図９の実施例による三シリンダー放射状星型エンジンを示す。
図１１は、図１の実施例に適用される代替的クランク装置を示す。
図面に関し、図１に本発明によるエンジンの一気筒（シリンダー）１０が示さ
れている。シリンダー１０のピストン１２は、往復動するように位置付けられて
いる。ピストン１２は、連結棹１４により第一の歯車１６に連結されている。こ
の歯車部材１６は、係合する輪歯車１８内で回転するように取り付けられている
。連かん頭部（ビッグエンド）ジャーナル２０は、歯車径より大きい半径で歯車
１６の片側にあるウェブに取り付けられている。これは必須ではなく、ジャーナ
ル２０の中心を、歯車半径と等しいか、それより小さい、歯車中心からの半径と
してもよい。
歯車１６は、輪歯車１８の軸と同軸の軸２４のまわりに回転するクランク２２
に回転自在に取り付けられている。歯車１６と１８は径が異なるため、歯車１６
は軸２４から偏位した軸２６に回転自在に設けられる。こうして、歯車１６が矢
印Ａで表されているように時計回り方向に回転するにしたがい、その中心２６は
、矢印Ｂで表されているように、歯車１８と係合して反時計回り方向に回転する
。これにより、クランク２２は軸２４のまわりを回転する。歯車１６は時計まわ
り方向に回転しているので、ジャーナル２０）したがって連結棹１４とピストン
１２は、ジャーナルが始め軸１６の右側に移動するに伴ない下降する。
歯車１６と１８の相対的径は、ジャーナル２０が取る経路を決定する。これに
より、ピストン１２が取る位置と速度が決定される。
歯車１６の径が輪歯車の径の半分である場合、ジャーナル２０は比較的に「上
下」する経路を取り、横方向には殆ど移動しない。歯車１６は歯車１８と係合し
ているので、これ等二つの歯車間の接点１７が歯車１８の底部に移動するために
は、歯車１６は軸２６のまわりに完全に全回転しなければならない。しかしなが
ら、これによりクランク２２は１８０°回転し、ジャーナル２０は歯車１６の底
部に位置付けられる。歯車１６が更に全回転すると、ピストンは下方死点に帰路
する。こうして、ピストンは、下方死点で費やされる時間は上方死点で費やされ
る時間と相似すると云う意味で、従来のエンジンの経路と相似する経路を辿ろう
とする。しかしながら、歯車１６と１８の大きさに特定の比を用いることにより
、ピストンは上方死点にあるときより実質的に長い時間下方死点又はその近傍に
留まると云う有利なピストン経路が得られることが分かった。
図１は、歯車１６の径を歯車１８の径の２／３とした構成を示している。こう
して、歯車１６が軸２６のまわりに時計回り方向に一回転すると、歯車１６と１
８間の接点１７は歯車１８の周囲をその円周の２／３だけ反時計回り方向に移動
し図２に示された位置に到る。その際、ジャーナル２０の中心は図４に線３０で
表された経路を描く。線３２で表された、この線３０の最下点は、ピストンの下
方死点を表す。以下に説明されるように、このサイクル部は通常の２行程又は４
行程エンジンのパワーストローク（動力行程）と等しいものと考えてよい。
歯車１６が軸２６のまわりに更に全回転すると、接点１７は歯車１８の円周に
沿って更に移動し、図３に示された歯車１８の２／３の位置に到る。ジャーナル
２０が描く経路がここでも示されている。この経路は比較的平らで、垂直移動は
殆ど無いことが分かる。こうして、歯車１６が一定速度で回転するものと仮定す
ると、ピストンが上方死点から下方死点に移動するのに要すると同一時間の間、
ピストンは下方死点に又はその近傍に留まる。
ピストンの制限移動ストロークは事実、極めて僅かな上方と下方のストローク
であるが、それは動力の発生とガス圧縮に関し無意味といえる程度まで小さい。
要するに、この制限移動ストロークは、燃焼室の排気と吸気が起こる便宜的な、
比較的長いピストン停止時間である。これを図６に示す。図６は、時間に対する
位置を、従来のエンジンの場合を線４０、本発明によるエンジンの場合を線４１
で示している。
歯車１６を軸２６のまわりに更に全回転すると、再び接点１７は歯車１８に沿
って移動し、図１に示された位置に戻る。ジャーナル２０は、方向が反対の、第
一の回転に対して取られた経路と同一の経路を辿る。
こうして、ピストンはその移動に三つのサイクル、即ち下降ストローク、下方
死点に留まる移動制限ストロークと上昇ストロークをもつ。
図１〜３において、図１の位置から図２の位置への移動はパワーストロークを
表し、図２の位置から図３の位置への移動は排気と吸気が組み合わされたストロ
ークを表し、図３の位置から図１の位置への移動は圧縮ストロークを表す。
排気／吸気ストローク（行程）は、所望により期間が等しい排気行程と吸気行
程に二分割されるようにしてもよい。
ピストンは排気／吸気行程中殆ど移動しないので、排気ガスをシリンダーから
排出したり、吸気ガスをシリンダーに吸入するのにピストンを用いることはでき
ない。斯くして、この構成では従来の２行程往復動内燃機関にあるようにシリン
ダー壁に吸気口と排気口の一方又は両方を設けることが理想的である。
更に、ピストンはそのサイクルの１／３は垂直運動を殆どしないので、排気／
吸気口を通常の２行程エンジンと比べてシリンダー壁内のずっと下方に位置付け
ることができる。排気／吸気行程中、図４に３３で表されたピストンの上昇は全
ピストンストロークの約３％に過ぎず（ジャーナル２０の偏心に依存する）、排
気又は吸気口をずっと下方に位置付けることができる(２行程エンジンではその
排気口は下降ストロークの６５％のところで開口する、即ち下方ストロークの３
５％はサイクル中パワー発生部として利用できない)。サイクルの全１／３が下
方死点又はその近傍にあるので、吸気がシリンダーに流入、又は排気ガスがシリ
ンダーから流出するのにずっと長い時間がある。これが次いで意味するところは
、毎秒当たりの体積流量が少なくても掃気に使える時間が長いため全体積流量は
同様であるから、吸気／排気口の垂直高さを低くしてもよいことである。こうし
て、パワーストロークのより多くの部分が動力発生に利用できるようになる。同
様に、圧縮ストロークは吸気／排出口をより早期に閉塞し、その結果、圧縮比が
大きくなり、効率が高くなることになる。
本発明においては、同一のトルクを発生するためにクランク軸における偏位は
従来のクランク軸における偏位ほど大きくされる必要がないことが理解されるべ
きである。このことは、本発明においてはクランク軸に取り付けられたピニオン
ホイールの遊星運動の影響下でブロックに対してクランク軸端、つまりは偏位し
たクランクが横方向に（上下方向と共に）移動することに関連する。
更に、連結棹がクランク軸上でクランクとなす有効角度から、本発明に伴って
もたらされる利点がある。従来のモーターではクランクの偏位は単にクランク軸
の回転軸とビッグエンドジャーナルの間の偏位であるが、本発明ではクランク軸
の回転軸に対するクランクの偏位は出力歯車軸、ブロック及びピストンに対して
クランク軸端部の軸を連続して移動する遊星歯車１０に起因して達せられる偏位
の唯一の部分である。本発明によるエンジンは、パワーストローク中にクランク
軸の回転軸を実際に下方移動し、連結棹がクランク軸とほぼ直角をなすときの持
続時間を長くする。本発明がもたらすこの利点は、単にクランクの歯車構成に付
随するだけのものでなく、従来の静止型クランク軸構成と比較して、連結棹がク
ランク軸に及ぼす機械的利点を変更するものでもある。
図５は、図１〜３の概略図による装置の構成成分の破断図である。
この実施例においては、二つの互いに離間した輪歯車１１８が設けられ、両歯
車１１８に係合するクランク部材１２０が設けられる。クランク部材１２０は、
その両端部の歯車１２２と、連結棹１２６が係合する中央ビッグエンドジャーナ
ル１２４と、ビッグエンドジャーナル１２４と歯車１２２の間に挟まれた第二の
ジャーナル１２８を二つを有する。第二のジャーナル１２８には、二つの出力歯
車１３０が取り付けられている。
出力歯車１３０は輪歯車１１８と同軸に設けられ、共通軸のまわりに自由に回
転できる一方、歯車１２０は輪歯車１１８に係合する。出力歯車１３０は出力軸
（図示せず）に連結され、歯車部材１２０が歯車１１８のまわりを回転するにし
たがい、出力軸１３０の各々はその軸のまわりに回転せしめられる。
図７は、本発明の異なる実施例を示す。類似部分には同一番号が付されている
。この実施例では、歯車１６は輪歯車１８の径の１／３に過ぎない。
斯くして、歯車１６が一回転すると、接点１７は歯車１８の円周の１／３に沿
って移動され点Ｂに到る。
さらに一回転すると接点は点Ｃに移動し、なお更に一回転すると点Ａに戻る。
ジャーナル２０が辿る経路は線３０により示され、この経路は第一の実施例の経
路、即ち下降ストローク、「滞留」ストローク及び上昇ストロークと実質的に等
しい。斯くして、この構成には第一の実施例と同じ利点がある。尚、図１〜３の
実施例と比較して、図７のジャーナル２０は経路３０に沿って反対方向に走行す
る。
径が輪歯車の径である３／４の遊星歯車も有利である。
図８は、上記実施例の装置を用いて構成される直列型三気筒エンジンを示す。
三つのピストンの各々は夫々のサイクル中、互いに１２０度離れている。
従来の内燃機関と異なり、各シリンダーのクランク２２は一体構造に連結され
ていないことが分かる。各クランク２２はクランク室４０内で回転するように軸
受けで支えられ、その面に出力歯車４２が設けられている。そこで、図示しない
リンキング歯車係合ロッドが出力軸として三つのクランク２２に係合し、これ等
のクランク２２を相互同期状態に維持する。
可動遊星歯車と固定輪歯車が好ましいが、必要なら固定遊星歯車と回転輪歯車
を用いてもよい。
図９は、かかる一実施例２００を示す。ピストン２１２は連結棹２１４を介し
て輪歯車２１６に連結され、輪歯車２１６はその中心において偏位クランク２１
８に取り付けられている。このクランクは軸２２２のまわりに回転されるように
取り付けられ、その出力歯車２２４は歯車２２６と噛み合っている。
遊星歯車２２８は、軸を軸２２と同軸として、シリンダーに関し固定取り付け
られている。
斯くして、ピストン２１２の往復動に伴い、輪歯車２１６は遊星歯車２２８の
まわりを回転し、クランク２１８を軸２２のまわりに回転せしめる。前記実施例
と同様の径比、即ち輪歯車と遊星歯車の径の比を３：２、３：１及び４：３とし
て、同様の軌跡が連結棹のビッグエンド２３０により、即ちパワーストローク、
持続時間が等しい組み合わせ排気／吸気ストローク及び引き続く圧縮ストローク
が描かれる。
図１０は図９の構成にしたがって実施される三気筒装置３００を示し、三つの
シリンダー／ピストン組立体３１０／３１２が相互に１２０度離れてクランク組
立体まわりに取り付けられている。この実施例では、連結棹３１４は輪歯車３１
８の単一ビッグエンドに設けられている。輪歯車３１８は、それが回転自在にそ
の中心３２２に取り付けられたクランク部材を介して、遊星歯車３２０のまわり
に回転する。
図８の実施例は各ピストンに独立したクランク機構を用いているが、各クラン
クはフォロワーに一つ以上のビッグエンドがあってもよく、また必要ならクラン
クは輪歯車と「クランク」歯車の数を減ずるために相互接続されるようにしても
よいことが理解されよう。ビッグエンドは全て直列であってもよいが、これは許
容されない振動や食い違いを生ずることが推定される。食い違いが生ずる場合、
ビッグエンドの各々を遊星歯車／輪歯車径比に相応する量だけ食い違わせる必要
があるだろう。例として、図１１はユニット又はクランク部材を用いる実施例の
模式的断面図を示す。
クランク部材４００は一端に遊星歯車４１０が設けられ、クランク歯車４２０
に取り付けられて軸４２２のまわりを回転する。クランク歯車自体は軸受け４２
４に支承され、輪歯車の軸である軸４２６のまわりに回転する。連結棹４３０は
ビッグエンド４３４に取り付けられ４３４のまわりを回転する。遊星歯車４１０
は輪歯車４４０に係合する。
必要なら、二つ又はそれ以上の連結棹４３０を各ビッグエンド４３４に取り付
けてもよい。
上記実施例は固定輪歯車装置を用いたが、輪歯車をその軸のまわりに選択的回
転自在とすることもできる。輪歯車を種々の動作状態に対する種々の位置に回転
して、ピストンが取る「経路」と有効「バルブタイミング」を変更することがで
きる。例えば、ピストンをその位置から前進せしめるように輪歯車を回転すると
、他に変更が無い場合、バルブとスパークプラグのタイミングの遅延がもたらさ
れ、またその逆も行える。或いは、輪歯車を各サイクル中にに移動して、全サイ
クルの各部を延ばし又は縮めることもできる。例えば、輪歯車を適切に移動する
ことにより、サイクルの「滞留」時間のピストンの上昇及び下降移動を若干短く
することができる。同様に、連結棹のビッグエンドが歯車の接点に関して回転さ
れるように、遊星性歯車を構成してもよい。これは、一方が歯車から成り、他方
がビッグエンドから成り、夫々が中心まわりに相対的に回転するように取り付け
た二部構造を用いることにより、達成される。
上記実施例群は輪歯車と遊星歯車を結合するのに歯車装置を用いたが、かかる
輪歯車を他の同様のカム装置、例えば共役カム装置で置き換えてもよい。共役カ
ム装置を用いると、フォロワーのリング経路に沿う走行に伴い、ピストンの移動
を更に制御することができる。
以上記載された実施例に関し、種々の修正や変更が本発明の精神と範囲を逸脱
することなく当業者によりなされ得ることが理解されよう。
例えば、複数のピストンを放射、直列、またはＶ字形状に構成すると有利であ
る。また、燃焼室の給気は種々の方法で行うことができる。上記の比と異なる、
クランク軸に付随した遊星歯車と環状歯車の代替比を用いることもできる。更に
、各フォロワー／遊星歯車に一つ以上のピストンを設けることもできる。放射状
構成では、多数のピストンを一つの遊星歯車に取り付けることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Three-cycle engine
The present invention relates to a reciprocating piston internal combustion engine (engine), in particular, a linear motion of a piston.
It relates to a method of converting to rotational motion. More specifically, the timing of piston movement
Related.
In a conventional reciprocating internal combustion engine, a piston reciprocates in a cylinder and a connecting rod (
Is connected to the deflection crank. Eccentric crank rotates around rotation axis
Then, the piston makes a substantially sinusoidal movement in the cylinder. Piston dies upward
The time spent at or near the point is approximately the same as the time spent at or near the bottom dead center
Becomes
Normal poppet valve with the cylinder exhaust and intake ports in the cylinder head
For engines, this is not particularly important. However, a two-stroke engine
If the intake and exhaust ports are on the cylinder wall, spend at or near the bottom dead center.
The length of time spent is important. Improved both exhaust gas exhaust and intake gas intake
This results in improved engine performance. One or both of the exhaust and intake ports
This can help improve engine performance if you can increase the amount of time it is open.
To alleviate the above problems to some extent, the present invention, in a general embodiment,
For a reciprocating piston device with a piston constrained to slide linearly in a hole
A crank device suitable for use,
A first member having an engagement surface extending substantially around a first axis;
A crank constrained to rotate about the first axis
A second shaft that is constrained to engage with the engagement surface and is configured to rotate around the first shaft;
The second shaft attached to the crank away from the first shaft.
With a movable follower that rotates around
Rotating about a third axis attached to the follower, and the piston
And a connecting rod interconnecting the followers
A crank device comprising:
The piston is preferably a ring gear, and the follower is a planetary gear.
Alternatively, a conjugate cam device may be used instead, but another device may be used.
The first member is adapted to be selectively rotated about the first axis even when fixed.
May be. The follower has a third axis with respect to the point of contact with the engagement surface of the follower.
Configured to rotate about two axes, thereby advancing or decelerating the piston.
Can be The first member is rocked around the first axis during each cycle
Alternatively, it may be moved to a different "fixed" position.
If a conjugate cam is used, the follower preferably has a track about the first axis.
It makes three or 1.5 revolutions about the second axis for one revolution of the road.
The connecting rod is connected to the follower radially inside or outside the engagement surface of the follower.
May be used.
If a gearing is used, preferably the diameter of the planetary gear is 2/3 of the diameter of the ring gear,
1/3 or 3/4.
In one preferred embodiment of the present invention,
A piston constrained to slide linearly in the hole
A first member having an engagement surface extending generally around a first axis;
A crank constrained to rotate about the first axis
A second shaft that is constrained to engage with the engagement surface and is configured to rotate around the first shaft;
And the second shaft attached to the crank away from the first shaft.
With followers rotating around
Rotate around a third axis attached to the follower, and move the piston and follower
A reciprocating piston is provided that includes a connecting rod for interconnecting the power.
Preferably, the device is provided with one or both of the exhaust and intake ports on the cylinder wall.
Be killed.
Alternatively, one of the intake and exhaust ports is in the cylinder head and the poppet valve is
The opening can be selectively opened through the opening.
The piston device is preferably an internal combustion engine or a compressor.
A single follower may be provided with a plurality of connecting rods and associated pistons. For example
One follower may be provided with three connecting rods separated from each other by 120 degrees.
The present invention will be more clearly understood from the following description of non-limiting examples and drawings.
is there. In the drawing
1 to 3 show schematic sectional views of a first embodiment of the invention in different operating states.
Show.
FIG. 4 shows the trajectory taken by the big end (the connecting rod head, the connecting head) of the apparatus of FIG.
Orthogonal cut lines).
FIG. 5 shows a cutaway perspective view of the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows the movement of the piston with respect to time in the conventional engine and the present invention.
FIG.
FIG. 7 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a schematic sectional view of an in-line three cylinder according to the embodiment of FIG.
FIG. 9 shows a further embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a three-cylinder radial star engine according to the embodiment of FIG.
FIG. 11 shows an alternative crank device applied to the embodiment of FIG.
Referring to the drawings, FIG. 1 shows one cylinder (cylinder) 10 of an engine according to the present invention.
Have been. The piston 12 of the cylinder 10 is positioned to reciprocate.
I have. The piston 12 is connected to a first gear 16 by a connecting rod 14. This
Gear member 16 is mounted for rotation within an engaging ring gear 18.
. The chained head (big end) journal 20 has a gear with a radius larger than the gear diameter.
16 attached to the web on one side. This is not mandatory, journal
The center of the gear 20 with a radius from the gear center that is equal to or smaller than the gear radius.
May be.
The gear 16 has a crank 22 that rotates about an axis 24 that is coaxial with the axis of the ring gear 18.
It is rotatably attached to. Since the gears 16 and 18 have different diameters, the gear 16
Is rotatably provided on a shaft 26 deviated from the shaft 24. Thus, the gear 16 has an arrow
As it rotates clockwise as represented by mark A, its center 26
, As shown by the arrow B, engages with the gear 18 and rotates counterclockwise.
. Thereby, the crank 22 rotates around the shaft 24. Gear 16 is clockwise
Journal 20), thus connecting rod 14 and piston
12 descends as the journal initially moves to the right of axis 16.
The relative diameter of gears 16 and 18 determines the path taken by journal 20. to this
Thus, the position and speed taken by the piston 12 are determined.
If the diameter of the gear 16 is half the diameter of the ring gear, the journal 20 is relatively
Takes a "down" path and hardly moves laterally. Gear 16 engages gear 18
The contact 17 between these two gears moves to the bottom of the gear 18
In other words, the gear 16 must make a full rotation about the axis 26. But
This causes the crank 22 to rotate 180 ° and the journal 20
Is located in the department. When the gear 16 rotates further, the piston returns to the lower dead center.
I do. Thus, the piston spends the time spent at the bottom dead center at the top dead center.
Follow a path similar to that of a conventional engine in the sense that it is similar to
And However, by using a specific ratio for the sizes of gears 16 and 18,
The piston is at or near the bottom dead center for a substantially longer time than when at the top dead center.
It has been found that an advantageous piston path of staying is obtained.
FIG. 1 shows a configuration in which the diameter of the gear 16 is set to ／ of the diameter of the gear 18. like this
Then, when the gear 16 makes one clockwise rotation around the axis 26, the gears 16 and 1
The contact point 17 between the gears 8 moves around the gear 18 in a counterclockwise direction by 2/3 of its circumference.
Then, it reaches the position shown in FIG. At this time, the center of the journal 20 is indicated by a line 30 in FIG.
Draw the represented route. The lowest point of this line 30, represented by line 32, is below the piston.
Represents the dead center. As explained below, this cycle portion may be a normal two stroke or four
It may be considered to be equal to the power stroke (power stroke) of the stroke engine.
As the gear 16 rotates a further full rotation about the axis 26, the contact 17
Moving further along to reach the 2/3 position of the gear 18 shown in FIG. journal
The path depicted by 20 is also shown here. This path is relatively flat and the vertical movement
It turns out that there is almost no. Thus, it is assumed that the gear 16 rotates at a constant speed.
The same time it takes for the piston to move from top dead center to bottom dead center,
The piston remains at or near lower dead center.
The limited travel stroke of the piston is, in fact, very slight upward and downward stroke
However, it is small enough to be meaningless with regard to power generation and gas compression.
In essence, this limited travel stroke is convenient for the exhaust and intake of the combustion chamber to occur,
Relatively long piston stop time. This is shown in FIG. FIG. 6 vs. time
The position is indicated by line 40 for the conventional engine and line 41 for the engine according to the invention.
Indicated by.
When the gear 16 is further rotated around the axis 26, the contact 17 is again moved along the gear 18.
And return to the position shown in FIG. The journal 20 is
Follow the same path taken for one revolution.
Thus, the piston takes three cycles to move, a descending stroke,
It has a travel limit stroke and a rising stroke that stay at the dead center.
1 to 3, the movement from the position of FIG. 1 to the position of FIG.
The movement from the position of FIG. 2 to the position of FIG.
The movement from the position of FIG. 3 to the position of FIG. 1 represents a compression stroke.
The exhaust / intake stroke (stroke) may be equal to the exhaust stroke and the intake
May be divided into two.
The piston moves very little during the exhaust / intake stroke, so the exhaust gas
It is not possible to use a piston to exhaust or inhale intake gas into the cylinder.
Absent. Thus, in this configuration, as in a conventional two-stroke reciprocating internal combustion engine, the
Ideally, one or both of the inlets and outlets are provided in the wall.
In addition, the piston has very little vertical movement for one third of its cycle,
Inlet located far below in cylinder wall compared to regular two-stroke engine
Can be During the exhaust / intake stroke, the rise of the piston, indicated by 33 in FIG.
Only about 3% of the piston stroke (depending on the eccentricity of the journal 20)
The air or intake can be positioned much lower (for two-stroke engines,
The exhaust port opens at 65% of the down stroke, ie, 3% of the down stroke.
5% cannot be used as a power generator during the cycle). All 1/3 of the cycle is down
Since it is at or near the BDC, intake air flows into the cylinder or exhaust gas
Have a much longer time to drain from the underground. What this means next
Even if the volume flow rate per second is small, the time available for scavenging is long, so the total volume flow rate is
Similarly, the vertical height of the intake / exhaust port may be reduced. Like this
Thus, more of the power stroke is available for power generation. same
Thus, the compression stroke blocks the intake / exhaust port earlier, so that the compression ratio is reduced.
It will be larger and the efficiency will be higher.
In the present invention, in order to generate the same torque, the deviation in the crankshaft is
It should be understood that it does not need to be as great as the deflection in a conventional crankshaft.
It is. This is because, in the present invention, the pinion attached to the crankshaft
Under the influence of the planetary motion of the wheel, the crankshaft end,
Associated with the crank moving laterally (along with the vertical).
Further, according to the present invention, from the effective angle that the connecting rod makes with the crank on the crankshaft,
There are benefits brought. With conventional motors, the deflection of the crank is simply the crankshaft
The deviation between the rotation axis of the big end journal and the big end journal
The deflection of the crank with respect to the rotation axis of the
Deflection achieved by the planetary gear 10 moving continuously on the shaft at the end of the crankshaft
The only part of. The engine according to the invention has a crank during power stroke.
When the rotating shaft of the shaft is actually moved downward and the connecting rod is almost perpendicular to the crankshaft,
Increase the duration. This advantage provided by the present invention is simply added to the gear configuration of the crank.
Not only accompany, but the connecting rod is
It also changes the mechanical advantage on the rank axis.
FIG. 5 is a cutaway view of the components of the device according to the schematic diagrams of FIGS.
In this embodiment, two spaced ring gears 118 are provided,
A crank member 120 is provided for engaging the wheel 118. The crank member 120 is
A central big end journal in which the gears 122 at both ends and the connecting rod 126 engage.
, A second end sandwiched between the big end journal 124 and the gear 122.
It has two journals 128. The second journal 128 has two output teeth
A car 130 is mounted.
The output gear 130 is provided coaxially with the ring gear 118 and freely rotates around a common axis.
While rolling, gear 120 engages ring gear 118. The output gear 130 is an output shaft
(Not shown) so that the gear member 120 rotates about the gear 118.
Accordingly, each of the output shafts 130 is rotated about that shaft.
FIG. 7 shows a different embodiment of the present invention. Similar parts are given the same numbers
. In this embodiment, the gear 16 is only one-third the diameter of the ring gear 18.
Thus, when the gear 16 makes one rotation, the contact 17 extends along one third of the circumference of the gear 18.
To point B.
The contact moves to point C with one more rotation, and returns to point A with one more rotation.
The path followed by the journal 20 is indicated by the line 30, which is the path of the first embodiment.
Roads, ie substantially equal to the descending stroke, the "stay" stroke and the ascent stroke
New Thus, this configuration has the same advantages as the first embodiment. In addition, FIGS.
Compared with the embodiment, the journal 20 of FIG.
You.
A 3/4 planetary gear whose diameter is the diameter of the ring gear is also advantageous.
FIG. 8 shows an in-line three-cylinder engine configured using the apparatus of the above embodiment.
Each of the three pistons is 120 degrees apart from each other during each cycle.
Unlike a conventional internal combustion engine, the crank 22 of each cylinder is connected in an integral structure.
You can see that it is not. Each crank 22 is pivoted so as to rotate in a crank chamber 40.
An output gear 42 is provided on a surface of the support, supported by a receiver. Therefore, it is not shown.
A linking gear engaging rod engages the three cranks 22 as output shafts,
Are maintained in a mutually synchronized state.
Movable planetary gears and fixed ring gears are preferred, but if necessary, fixed planetary gears and rotating ring gears
May be used.
FIG. 9 shows such an embodiment 200. Piston 212 is connected via connecting rod 214
Ring gear 216, the center of which is the offset crank 21
8 attached. So that this crank can be rotated about axis 222
And its output gear 224 is in mesh with the gear 226.
The planetary gear 228 is fixedly mounted on the cylinder with the shaft being coaxial with the shaft 22.
Have been.
Thus, with the reciprocation of the piston 212, the ring gear 216
Rotating around causes crank 218 to rotate about axis 22. The above embodiment
The ratio of the diameter of the ring gear to the diameter of the planetary gear is 3: 2, 3: 1, and 4: 3.
Therefore, a similar trajectory is formed by the big end 230 of the connecting rod, that is, the power stroke,
Combined exhaust / intake stroke and subsequent compression stroke of equal duration
Is drawn.
FIG. 10 shows a three cylinder device 300 implemented according to the configuration of FIG.
Cylinder / piston assemblies 310/312 are 120 degrees apart from each other
It is attached around the solid. In this embodiment, the connecting rod 314 is connected to the ring gear 31.
Eight single big ends. The ring gear 318 is rotatable so that it can rotate.
Around the planetary gear 320 via a crank member attached to the center 322 of the
To rotate.
The embodiment of FIG. 8 uses an independent crank mechanism for each piston.
A follower may have one or more big ends in followers, and
Can be interconnected to reduce the number of ring gears and "crank" gears
It will be appreciated that it is good. All big ends may be in series, but this is not allowed.
It is presumed that an unacceptable vibration or discrepancy occurs. If there is a discrepancy,
Each big end must be staggered by an amount corresponding to the planetary / ring gear diameter ratio
There will be. As an example, FIG. 11 shows an embodiment using a unit or crank member.
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view.
The planetary gear 410 is provided at one end of the crank member 400, and the crank gear 420
And rotate about a shaft 422. The crank gear itself is a bearing 42
4 and rotates about an axis 426 which is the axis of the ring gear. Connecting rod 430
It is attached to the big end 434 and rotates around it. Planetary gear 410
Engages with the ring gear 440.
If needed, attach two or more connecting rods 430 to each big end 434
You may ask.
Although the above embodiment uses a fixed ring gear device, the ring gear is selectively rotated around its axis.
It can be free to roll. Rotate ring gear to different positions for different operating conditions
To change the “path” taken by the piston and the effective “valve timing”.
Wear. For example, if you rotate the ring gear to move the piston forward from that position,
If no other changes are made, delays in valve and spark plug timing
And vice versa. Alternatively, move the ring gear during each cycle to
Each part of the vehicle can be extended or retracted. For example, to move the ring gear properly
This will slightly shorten the up and down movement of the piston during the "dwell" time of the cycle.
can do. Similarly, the big end of the connecting rod is rotated about the gear contact.
So that the planetary gear may be configured. This means that one consists of gears and the other
Consists of big ends, each mounted so that they rotate relatively around the center
This is achieved by using a two-part structure.
In the above-described embodiment group, a gear device was used to connect the ring gear and the planetary gear.
The ring gear may be replaced by another similar cam device, for example a conjugate cam device. Conjugate power
When the follower travels along the ring path, the piston moves
Can be further controlled.
Various modifications and changes may be made to the embodiments described above without departing from the spirit and scope of the invention.
It will be appreciated that this can be done by one skilled in the art without doing so.
For example, it is advantageous to configure the pistons radially, in series, or V-shaped.
You. The supply of air to the combustion chamber can be performed by various methods. Different from the above ratio,
Alternate ratios of planetary and ring gears associated with the crankshaft may be used. Further
One or more pistons can be provided for each follower / planetary gear. Radial
In a configuration, multiple pistons can be mounted on one planetary gear.
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(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，
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