JP2002517679A - クランク−コネクティングロッド機構 - Google Patents
クランク−コネクティングロッド機構Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
- F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
- F16H21/36—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
-
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- F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
- F16H21/22—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric
- F16H21/30—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric with members having rolling contact
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
- F16H21/36—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion
- F16H21/365—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion with planetary gearing having a ratio of 2:1 between sun gear and planet gear
Abstract
(57)【要約】
内燃機関またはその類いに用いられるクランク−コネクティングロッド機構であって、この機構は、自体の軸線回りに回転するシャフト１と、該シャフトに固定された第１クランク２と、該第１クランクに固定されたクランクピン３とを備えている。クランクピンは、シャフトから平行に、しかし第１半径方向距離だけ離隔して延在している。第１クランクピンに回転可能に取付けられた第２クランクは、第１クランクピン６の軸線から第２半径方向距離だけ離隔した軸線を有する第２クランクピン４に固定されている。コネクティングロッド１２は、回転可能に第２クランクピン６に取付けられている。シャフト１の回転時に、第２クランクを第１クランクに対して回転させる回転手段７が設けられている。
Description
【０００１】
本発明は、内燃機関またはその類いに用いられるクランク−コネクティングロ
ッド機構に関するものである。
ッド機構に関するものである。
【０００２】
現在、全ての標準的なピストンエンジンに用いられているクランクシャフトは
、誕生から数十年を経過し、その原理は不変であった。継続的な改良によって高
い信頼性を有し、故障しないクランク機構が製造されて来たが、改良は限界に来
ている。
、誕生から数十年を経過し、その原理は不変であった。継続的な改良によって高
い信頼性を有し、故障しないクランク機構が製造されて来たが、改良は限界に来
ている。
【０００３】
本発明の目的は、驚嘆に値する新しい可能性を備えたクランク−コネクティン
グロッド機構を提供することである。
グロッド機構を提供することである。
【０００４】
この目的を達成するために本発明は、内燃機関またはその類いに用いられる以
下のようなクランク−コネクティングロッド機構を提供する。すなわち、このク
ランク−コネクティングロッド機構は、自体の軸線回りに回転するシャフトと、
該シャフトに固定された第１クランクと、該第１クランクに固定され、前記シャ
フトから平行に、しかし第１半径方向距離だけ離隔して延在するクランクピンと
、該第１クランクピンに回転可能に取付けられ、前記第１クランクピンの軸線か
ら第２半径方向距離だけ離隔した軸線を有する第２クランクピンに固定された第
２クランクと、前記第２クランクピンに回転可能に取付けられたコネクティング
ロッドと、前記シャフトの回転時に、前記第２クランクを前記第１クランクに対
して回転させる回転手段と、を備えていることを特徴としている。
下のようなクランク−コネクティングロッド機構を提供する。すなわち、このク
ランク−コネクティングロッド機構は、自体の軸線回りに回転するシャフトと、
該シャフトに固定された第１クランクと、該第１クランクに固定され、前記シャ
フトから平行に、しかし第１半径方向距離だけ離隔して延在するクランクピンと
、該第１クランクピンに回転可能に取付けられ、前記第１クランクピンの軸線か
ら第２半径方向距離だけ離隔した軸線を有する第２クランクピンに固定された第
２クランクと、前記第２クランクピンに回転可能に取付けられたコネクティング
ロッドと、前記シャフトの回転時に、前記第２クランクを前記第１クランクに対
して回転させる回転手段と、を備えていることを特徴としている。
【０００５】 第１クランクに対する第２クランクの回転を決定する回転手段を備えた付加的
クランクを追加することによって、特定の用途では顕著な利点が得られる。
クランクを追加することによって、特定の用途では顕著な利点が得られる。
【０００６】 例えば２ストロークエンジンの場合、第２クランクが第１クランクと反対方向
に同一速度で回転するように回転手段を構成すれば有利な効果が得られる。この
場合、第１半径方向距離は、第２半径方向距離に等しいことが好ましい。
に同一速度で回転するように回転手段を構成すれば有利な効果が得られる。この
場合、第１半径方向距離は、第２半径方向距離に等しいことが好ましい。
【０００７】 このようなクランク−コネクティングロッド機構を用いると、コネクティング
ロッドを直線的に上下に動かすことができる。この場合、反対方向に回転する２
つのクランクピンが、コネクティングロッドに垂直な方向を向く互いの動きを相
殺し、コネクティングロッド方向の動きを良好に行わせる。従って、コネクティ
ングロッドはリニアベアリングを有する。このことは種々の利点を奏する。第１
に、コネクティングロッドが直線的に上下に動くので、ピストンとシリンダ壁と
の間には横力（いわゆるガイドウェー力）がほとんど発生しない。従って、ピス
トン焼付きの危険性、及びピストン壁とシリンダ壁との間の摩擦力が低減される
。さらに、ピストンスプリングを用いない緊密嵌合によってピストンとシリンダ
との間のシール性が確保され、このことは潤滑の必要性を低減する。さらに、こ
の機構を用いると、個々のシリンダを完全にバランスさせることができるので、
１気筒エンジンであっても低振動運転が可能になる。この構造によれば、単純な
吸入用薄板を用いることが可能となり、（薄板とピストン下部との間の）いわゆ
る“疑似容積”が最小化されるので、吸入・充填が良好に行われる。さらに、コ
ネクティングロッドは横方向外方に動かないので、ピストンのロングストローク
化が可能になり、ポートの構成を最適化することができる。吸入容積は、圧縮／
膨張比を決定するコネクティングロッド直径の設定によって変化する。最後に、
この構造は、対向シリンダ配置において特に有利であり、この場合、同一コネク
ティングロッドの両側にピストンを取付けることができる。
ロッドを直線的に上下に動かすことができる。この場合、反対方向に回転する２
つのクランクピンが、コネクティングロッドに垂直な方向を向く互いの動きを相
殺し、コネクティングロッド方向の動きを良好に行わせる。従って、コネクティ
ングロッドはリニアベアリングを有する。このことは種々の利点を奏する。第１
に、コネクティングロッドが直線的に上下に動くので、ピストンとシリンダ壁と
の間には横力（いわゆるガイドウェー力）がほとんど発生しない。従って、ピス
トン焼付きの危険性、及びピストン壁とシリンダ壁との間の摩擦力が低減される
。さらに、ピストンスプリングを用いない緊密嵌合によってピストンとシリンダ
との間のシール性が確保され、このことは潤滑の必要性を低減する。さらに、こ
の機構を用いると、個々のシリンダを完全にバランスさせることができるので、
１気筒エンジンであっても低振動運転が可能になる。この構造によれば、単純な
吸入用薄板を用いることが可能となり、（薄板とピストン下部との間の）いわゆ
る“疑似容積”が最小化されるので、吸入・充填が良好に行われる。さらに、コ
ネクティングロッドは横方向外方に動かないので、ピストンのロングストローク
化が可能になり、ポートの構成を最適化することができる。吸入容積は、圧縮／
膨張比を決定するコネクティングロッド直径の設定によって変化する。最後に、
この構造は、対向シリンダ配置において特に有利であり、この場合、同一コネク
ティングロッドの両側にピストンを取付けることができる。
【０００８】 本発明によるクランク−コネクティングロッド機構が奏する他の可能性は、特
に４ストロークエンジンにおいて重要な圧縮比を可変とすることである。このよ
うな可変性は、上死点において第２クランクを第１クランクに対して回転させる
ことによって実現される。こうして第２クランクピンの直線的な上下運動を多少
傾いた運動に変えることができる。その結果、下死点、上死点の位置が変化する
。高い上死点は、内燃機関の低部分負荷運転に用いられ、その結果、吸入圧が低
くても最終圧縮圧が適正値となる。大気圧吸入までの中間部分負荷では、通常の
圧縮比が得られるように、上死点を下げなければならない。
に４ストロークエンジンにおいて重要な圧縮比を可変とすることである。このよ
うな可変性は、上死点において第２クランクを第１クランクに対して回転させる
ことによって実現される。こうして第２クランクピンの直線的な上下運動を多少
傾いた運動に変えることができる。その結果、下死点、上死点の位置が変化する
。高い上死点は、内燃機関の低部分負荷運転に用いられ、その結果、吸入圧が低
くても最終圧縮圧が適正値となる。大気圧吸入までの中間部分負荷では、通常の
圧縮比が得られるように、上死点を下げなければならない。
【０００９】 クランクピン相互の調節は、前記回転手段が少なくとも２つの部材から構成さ
れていると容易に実現できる。その場合、第１部材は、第２シャフトに回転可能
に取付けられかつ第２クランクに固定されている。第２部材は、第１部材と係合
関係にありかつクランクケースに対して調節可能とされている。具体的な実施形
態では、前記第１部材はギアであり、前記第２部材は、第１ギアと歯合する内歯
リングギアである。この場合、リングギアは、クランク−コネクティングロッド
機構の運転時に他の負荷領域へ移行する際に、取付け角度が調節可能であり、こ
うして、第２クランクピンの動きが調節可能となり、従って下死点及び上死点の
位置が調節される。
れていると容易に実現できる。その場合、第１部材は、第２シャフトに回転可能
に取付けられかつ第２クランクに固定されている。第２部材は、第１部材と係合
関係にありかつクランクケースに対して調節可能とされている。具体的な実施形
態では、前記第１部材はギアであり、前記第２部材は、第１ギアと歯合する内歯
リングギアである。この場合、リングギアは、クランク−コネクティングロッド
機構の運転時に他の負荷領域へ移行する際に、取付け角度が調節可能であり、こ
うして、第２クランクピンの動きが調節可能となり、従って下死点及び上死点の
位置が調節される。
【００１０】 クランク−コネクティングロッド機構の別の興味深い用途は、４ストロークエ
ンジンにおいて、膨張ストロークと圧縮ストロークとを相違させるように用いる
ことである。これは、例えば、第２クランクが第１クランクと反対方向に１／２
の速度で回転するように回転手段を構成することによって実現される。好ましく
は、燃焼ストロークの最上方位置において、第１クランクを0°の位置に、第２
クランクをほぼ90°の位置に配置し、こうして第１ストローク、第２ストローク
共に、膨張ストロークの終端でほぼ180°の位置に配置されるようにする。この
場合、１回の回転サイクルにつき第１クランクは２回転し、膨張ストロークと圧
縮ストロークの比は、第１半径方向距離及び第２半径方向距離の設定によって定
まる。
ンジンにおいて、膨張ストロークと圧縮ストロークとを相違させるように用いる
ことである。これは、例えば、第２クランクが第１クランクと反対方向に１／２
の速度で回転するように回転手段を構成することによって実現される。好ましく
は、燃焼ストロークの最上方位置において、第１クランクを0°の位置に、第２
クランクをほぼ90°の位置に配置し、こうして第１ストローク、第２ストローク
共に、膨張ストロークの終端でほぼ180°の位置に配置されるようにする。この
場合、１回の回転サイクルにつき第１クランクは２回転し、膨張ストロークと圧
縮ストロークの比は、第１半径方向距離及び第２半径方向距離の設定によって定
まる。
【００１１】 この実施形態は種々の顕著な利点を奏する。
【００１２】 第１に、このようにして膨張ストロークを長くすることができ、結果として、
膨張エネルギを最大限に利用し、かつ排気バルブ作動時の圧力を最小化すること
ができる。比較的大きな膨張比は理論機関効率を向上させる。
膨張エネルギを最大限に利用し、かつ排気バルブ作動時の圧力を最小化すること
ができる。比較的大きな膨張比は理論機関効率を向上させる。
【００１３】 この実施形態ではまた、膨張ストローク時にコネクティングロッドが通常より
ずっと直線的な動きをするので、ガイドウェー力が著しく低減される。その結果
、摩擦損失が減少し、機械効率が向上する。
ずっと直線的な動きをするので、ガイドウェー力が著しく低減される。その結果
、摩擦損失が減少し、機械効率が向上する。
【００１４】 ピストン上死点可変機構に高圧タービン／圧縮機（3.5バールまで）を組合せ
ることにより、スーパーチャージャーを有さない従来のエンジンの30％の排気量
で同じエンジン出力を得ることができる。その結果、エンジンの部分負荷運転時
のポンピング損失が著しく低減され、部分負荷運転時の機械効率が顕著に向上す
る。ピストンストロークが可変である一実施形態では、ブースト圧が高い場合に
は低圧縮比を選択し好ましいガス交換を実現する。その一方で、ブースト圧が低
い場合には、圧縮比を高くして増加する残留ガスを再循環させることができる。
ることにより、スーパーチャージャーを有さない従来のエンジンの30％の排気量
で同じエンジン出力を得ることができる。その結果、エンジンの部分負荷運転時
のポンピング損失が著しく低減され、部分負荷運転時の機械効率が顕著に向上す
る。ピストンストロークが可変である一実施形態では、ブースト圧が高い場合に
は低圧縮比を選択し好ましいガス交換を実現する。その一方で、ブースト圧が低
い場合には、圧縮比を高くして増加する残留ガスを再循環させることができる。
【００１５】 圧縮ストロークの終端部ではピストンが低速となるので、早期点火の必要性は
低くなる。部分負荷時にも早期点火の必要性は低くなる。なぜなら、ピストンの
上死点位置の調節により、最終圧縮圧は高く維持されるからである。
低くなる。部分負荷時にも早期点火の必要性は低くなる。なぜなら、ピストンの
上死点位置の調節により、最終圧縮圧は高く維持されるからである。
【００１６】 高圧タービン／圧縮機を用いる場合には、比較的小さなエンジンを使用するこ
とが可能になる。その結果、エンジン構成部材数が増加するにもかかわらず、エ
ンジン重量は現在のエンジンと同等に抑えられる。
とが可能になる。その結果、エンジン構成部材数が増加するにもかかわらず、エ
ンジン重量は現在のエンジンと同等に抑えられる。
【００１７】 以上述べた利点に基づき、部分負荷時の効率を約50〜70％向上させることが可
能であり、平均的な運転条件においては30〜50％の効率向上が可能である。
能であり、平均的な運転条件においては30〜50％の効率向上が可能である。
【００１８】
以下、本発明によるクランク−コネクティングロッド機構に関する実施形態を
示す添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
示す添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【００１９】 図１，２は、本発明によるクランク−コネクティングロッド機構の原理を概略
的に示している。この機構は、ベアリング（図示せず）内に回転可能に取付けら
れたシャフト１を備えている。シャフト１は、それ自体の軸線回りに回転可能で
ある。前記シャフト１上には第１クランク２が形成されている。第１クランクは
、本実施形態では同心状ディスクであり、かつ、シャフト１に対し平行に但し第
１クランク２とは反対側に突出している第１クランクピン３を偏心状態で支持し
ている。第１クランクピン３の軸線は、シャフト１の軸線から半径方向距離Ｒ１
だけ離隔した位置にある。
的に示している。この機構は、ベアリング（図示せず）内に回転可能に取付けら
れたシャフト１を備えている。シャフト１は、それ自体の軸線回りに回転可能で
ある。前記シャフト１上には第１クランク２が形成されている。第１クランクは
、本実施形態では同心状ディスクであり、かつ、シャフト１に対し平行に但し第
１クランク２とは反対側に突出している第１クランクピン３を偏心状態で支持し
ている。第１クランクピン３の軸線は、シャフト１の軸線から半径方向距離Ｒ１
だけ離隔した位置にある。
【００２０】 第２クランク４は、ベアリング（図示せず）を介して第１クランクピン３に回
転可能に取付けられ、第２クランク４の穴５は第１クランクピン３にフィットし
、第２クランクピン４に対して偏心配置されている。第２クランクピン６は第２
クランク４上に形成されている。第２クランクピン６は第２クランクと一致して
いるので、本図においては別部材として示していない。コネクティングロッド１
２のベアリング１１（図３参照）は、第２クランク４を取囲み、第２クランク４
の軸は第２クランクピン６の軸として機能する。第２クランクピン６の軸は、第
１クランクピン３の軸から距離Ｒ２だけ離れて配置されている。
転可能に取付けられ、第２クランク４の穴５は第１クランクピン３にフィットし
、第２クランクピン４に対して偏心配置されている。第２クランクピン６は第２
クランク４上に形成されている。第２クランクピン６は第２クランクと一致して
いるので、本図においては別部材として示していない。コネクティングロッド１
２のベアリング１１（図３参照）は、第２クランク４を取囲み、第２クランク４
の軸は第２クランクピン６の軸として機能する。第２クランクピン６の軸は、第
１クランクピン３の軸から距離Ｒ２だけ離れて配置されている。
【００２１】 本発明によれば、第２クランク４は第１クランクピン３回りにコントロールさ
れた形態で回転しなければならず、そのために回転手段７が設けられている。本
実施形態において回転手段７は、第２クランク４に固定されたギア８とリングギ
ア９とを備えている。リングギア９は、クランク−コネクティングロッド機構の
クランクケースに回転可能な状態で、または固定状態で連結されている。図示の
実施形態では、ギア８は、ベアリングを介して、第１クランクピンにおける第１
クランク２と第２クランク４との間に取付けられ、こうしてコンパクトな構造と
されている。ギア８にはカウンターウェイト１０が設けられ、本機構のバランス
をとるようになっている。
れた形態で回転しなければならず、そのために回転手段７が設けられている。本
実施形態において回転手段７は、第２クランク４に固定されたギア８とリングギ
ア９とを備えている。リングギア９は、クランク−コネクティングロッド機構の
クランクケースに回転可能な状態で、または固定状態で連結されている。図示の
実施形態では、ギア８は、ベアリングを介して、第１クランクピンにおける第１
クランク２と第２クランク４との間に取付けられ、こうしてコンパクトな構造と
されている。ギア８にはカウンターウェイト１０が設けられ、本機構のバランス
をとるようになっている。
【００２２】 ギア８とリングギア９とが歯合していること、及びギア８が第１クランクピン
３上に配置されていることによって、シャフト１の回転に際してギア８はリング
ギア９に対して旋回し、第１クランクピン３が円運動し、従って、ギア８はシャ
フト１とは反対方向に回転する。こうしてギア８に連結された第２クランク４は
、一方で第１クランクピン３の動きに従いながら、付加的に反対方向に回転する
。第２クランクピン６またはそれにベアリングを介して取付けられたコネクティ
ングロッド１２の動きは、距離Ｒ１とＲ２、及びギア８の半径Ｒ３、さらには第
２クランクピン６の第１クランクピン３に対する初期角度位置を適切に選択する
ことによって、種々に形態に変更することができる。
３上に配置されていることによって、シャフト１の回転に際してギア８はリング
ギア９に対して旋回し、第１クランクピン３が円運動し、従って、ギア８はシャ
フト１とは反対方向に回転する。こうしてギア８に連結された第２クランク４は
、一方で第１クランクピン３の動きに従いながら、付加的に反対方向に回転する
。第２クランクピン６またはそれにベアリングを介して取付けられたコネクティ
ングロッド１２の動きは、距離Ｒ１とＲ２、及びギア８の半径Ｒ３、さらには第
２クランクピン６の第１クランクピン３に対する初期角度位置を適切に選択する
ことによって、種々に形態に変更することができる。
【００２３】 図示の実施形態では、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３とされている。この場合、第１クラン
クピン３上の第２クランク４はシャフト１と反対方向に同一速度で回転し、第１
クランクピン３の水平方向の動きは、反対方向に動く第２クランクピン６の水平
方向の動きによって相殺され、従って、第２クランクピン６は回転しながら上下
方向にのみ運動する。
クピン３上の第２クランク４はシャフト１と反対方向に同一速度で回転し、第１
クランクピン３の水平方向の動きは、反対方向に動く第２クランクピン６の水平
方向の動きによって相殺され、従って、第２クランクピン６は回転しながら上下
方向にのみ運動する。
【００２４】 図３，４は、内燃機関の具体的実施形態、すなわち、このようなクランク−コ
ネクティングロッド機構を備えた１気筒エンジンを概略的に示す図である。本実
施形態では、図１，２に示す部材のうちのいくつかは２個組とされ、それぞれ１
つが第２クランク４のそれぞれの側に用いられている。これらの図により、第２
クランク４を第２クランクピン６として用いることの利点が示されている。すな
わち、この場合、クランクシャフトは分割せずに連続体でよく、そのことによっ
て極めてコンパクトな構造となる。コネクティングロッド１２のベアリング１１
のみが、比較的大きな直径を有している。
ネクティングロッド機構を備えた１気筒エンジンを概略的に示す図である。本実
施形態では、図１，２に示す部材のうちのいくつかは２個組とされ、それぞれ１
つが第２クランク４のそれぞれの側に用いられている。これらの図により、第２
クランク４を第２クランクピン６として用いることの利点が示されている。すな
わち、この場合、クランクシャフトは分割せずに連続体でよく、そのことによっ
て極めてコンパクトな構造となる。コネクティングロッド１２のベアリング１１
のみが、比較的大きな直径を有している。
【００２５】 図４ａ〜４ｉは、クランク−コネクティングロッド機構の作動状態を示してい
る。これらの図から明らかであるように、カウンターウェイト１０を備えたギア
が第１クランク２と同一回転速度で反対方向に回転し、同一半径方向距離Ｒ１，
Ｒ２を用いることにより、ストローク＝２×（Ｒ１＋Ｒ２）の純粋な上下運動が
実現する。このような運動形態によって得られる利点、特に２ストロークエンジ
ンにおける利点は、導入部分で既に述べた。
る。これらの図から明らかであるように、カウンターウェイト１０を備えたギア
が第１クランク２と同一回転速度で反対方向に回転し、同一半径方向距離Ｒ１，
Ｒ２を用いることにより、ストローク＝２×（Ｒ１＋Ｒ２）の純粋な上下運動が
実現する。このような運動形態によって得られる利点、特に２ストロークエンジ
ンにおける利点は、導入部分で既に述べた。
【００２６】 コネクティングロッド１２の上下運動は、ギア８及びリングギア９以外に、回
転手段によってもたらされていることに留意されたい。こうして、例えば、コネ
クティングロッド１２またはベアリング１１を、コネクティングロッド１２の横
方向または水平方向の動きを規制するガイドにフィットさせることが可能である
。このような形態で、第２クランク４の運動経路は、コネクティングロッド１２
自体によって上下に限定され、その回転軸は第１クランクピン３に固定される。
もちろん、他の回転手段を考えることもできる。
転手段によってもたらされていることに留意されたい。こうして、例えば、コネ
クティングロッド１２またはベアリング１１を、コネクティングロッド１２の横
方向または水平方向の動きを規制するガイドにフィットさせることが可能である
。このような形態で、第２クランク４の運動経路は、コネクティングロッド１２
自体によって上下に限定され、その回転軸は第１クランクピン３に固定される。
もちろん、他の回転手段を考えることもできる。
【００２７】 図５〜７は、概略的に先行図面に示したクランク−コネクティングロッド機構
に関する実施形態を、より実際的な形態で、周辺の内燃機関部品の一部と共に示
している。クランク−コネクティングロッド機構は、コネクティングロッド１２
の両側で鏡像関係となっている。図中において、例えばボールベアリングである
ベアリング１５（図６，７）内に取付けられた第１シャフト１がはっきり示され
ている。第１クランク２内には、第１シャフト１とは偏心して、ベアリング１７
を収容するベアリング凹部が設けられている。ベアリング１７は、２つのクラン
クシャフト半体の互いに嵌合する第１クランクピン部分６′，６″を収容してい
る。互いに嵌合する第１クランクピン部分６′，６″は、２つのクランクシャフ
ト半体を１つのクランクシャフトにしている。
に関する実施形態を、より実際的な形態で、周辺の内燃機関部品の一部と共に示
している。クランク−コネクティングロッド機構は、コネクティングロッド１２
の両側で鏡像関係となっている。図中において、例えばボールベアリングである
ベアリング１５（図６，７）内に取付けられた第１シャフト１がはっきり示され
ている。第１クランク２内には、第１シャフト１とは偏心して、ベアリング１７
を収容するベアリング凹部が設けられている。ベアリング１７は、２つのクラン
クシャフト半体の互いに嵌合する第１クランクピン部分６′，６″を収容してい
る。互いに嵌合する第１クランクピン部分６′，６″は、２つのクランクシャフ
ト半体を１つのクランクシャフトにしている。
【００２８】 クランクシャフトには、第１クランクピン２の第１カウンターウェイト１８と
、第２クランク４の第２カウンターウェイト１９とが設けられている。いくつか
の図に見られるように、第１クランクピン３のための回転手段を構成しリングギ
ア９と歯合しているギア８は、第１カウンターウェイト１８に対して軸方向外方
に配置されている。第１クランクピン３のためのベアリングは、第２クランク４
に極めて近い位置に配置されており、そのことによって、前記第１クランクピン
３に作用する曲げ応力が低く保たれる。第１クランクピン３は、ベアリング１７
から離れたギア８の側方で、第２ベアリング２０によって支持されている（図６
，７参照）。クランクシャフトは大きな直径を有し、クランクシャフトベアリン
グ１５はコネクティングロッド１２にできる限り近い位置に配置されているので
、クランクシャフトは部分的に高い曲げ強度を有する。
、第２クランク４の第２カウンターウェイト１９とが設けられている。いくつか
の図に見られるように、第１クランクピン３のための回転手段を構成しリングギ
ア９と歯合しているギア８は、第１カウンターウェイト１８に対して軸方向外方
に配置されている。第１クランクピン３のためのベアリングは、第２クランク４
に極めて近い位置に配置されており、そのことによって、前記第１クランクピン
３に作用する曲げ応力が低く保たれる。第１クランクピン３は、ベアリング１７
から離れたギア８の側方で、第２ベアリング２０によって支持されている（図６
，７参照）。クランクシャフトは大きな直径を有し、クランクシャフトベアリン
グ１５はコネクティングロッド１２にできる限り近い位置に配置されているので
、クランクシャフトは部分的に高い曲げ強度を有する。
【００２９】 図からさらに分かるように、リングギア９には、複数の取付け用長穴２１が設
けられている。これらの長穴は、リングギア９の内歯の中心軸線と同心状に延在
し、リングギア９を回転させて取付けるために利用される。図７から分かるよう
に、内燃機関のクランクケースカバー２２には、封止可能な調整用穴２３が設け
られており、この穴を通じて、リングギア９の締結ねじ（図示せず）を締付けた
り、弛めたりでき、こうしてリングギア９の調整及び固定が可能となっている。
従って、リングギア９を再調整してクランク−コネクティングロッド機構の理想
的な運動を実現すること、すなわち、ピストン１３のコネクティングロッド１２
が最も直線に近い運動を行うようにすることができる。
けられている。これらの長穴は、リングギア９の内歯の中心軸線と同心状に延在
し、リングギア９を回転させて取付けるために利用される。図７から分かるよう
に、内燃機関のクランクケースカバー２２には、封止可能な調整用穴２３が設け
られており、この穴を通じて、リングギア９の締結ねじ（図示せず）を締付けた
り、弛めたりでき、こうしてリングギア９の調整及び固定が可能となっている。
従って、リングギア９を再調整してクランク−コネクティングロッド機構の理想
的な運動を実現すること、すなわち、ピストン１３のコネクティングロッド１２
が最も直線に近い運動を行うようにすることができる。
【００３０】 図７はさらに、クランクシャフト１のベアリング１５のクランクケースカバー
２２内での取付け状態を示している。図７はまた、ピストン１３及びそれと共に
作動する部品によって内燃機関の構造を示している。
２２内での取付け状態を示している。図７はまた、ピストン１３及びそれと共に
作動する部品によって内燃機関の構造を示している。
【００３１】 ピストン１３は、排気ポートと（図示せず）と掃気ポート２５とを備えたシリ
ンダ２４内で上下運動を行う。図７はさらに、吸入・ガイドハウジング２６を示
している。前記ハウジング２６には、コネクティングロッド１２をガイドする内
部ガイド２６′が設けられている。前記ガイド２６′はまた、シリンダ２４にお
けるピストン１３下方の空間を密封しており、こうして該空間内において掃気圧
が生成される。ハウジング２５の形状は、ピストン１３の下死点においてピスト
ンスカート部が該ハウジングを近接して取囲み、その結果、掃気空間における疑
似容積が最小化され、こうして最適な掃気効果が得られるように決定される。
ンダ２４内で上下運動を行う。図７はさらに、吸入・ガイドハウジング２６を示
している。前記ハウジング２６には、コネクティングロッド１２をガイドする内
部ガイド２６′が設けられている。前記ガイド２６′はまた、シリンダ２４にお
けるピストン１３下方の空間を密封しており、こうして該空間内において掃気圧
が生成される。ハウジング２５の形状は、ピストン１３の下死点においてピスト
ンスカート部が該ハウジングを近接して取囲み、その結果、掃気空間における疑
似容積が最小化され、こうして最適な掃気効果が得られるように決定される。
【００３２】 吸入口及びガイドハウジング２６の外側に取付けられた吸入用薄板２７の位置
も、疑似容積の最小化に寄与する。空気及び燃料の供給は、ハウジング２６の通
路２９に通じている吸入通路２８から行われる。これらの通路は、薄板２７によ
って開閉される吸入口に通じている。
も、疑似容積の最小化に寄与する。空気及び燃料の供給は、ハウジング２６の通
路２９に通じている吸入通路２８から行われる。これらの通路は、薄板２７によ
って開閉される吸入口に通じている。
【００３３】 図８及び９は、本発明のクランク−コネクティングロッド機構に関する他の実
施形態を示している。ここでは、図１〜４に示す第１実施形態と実質的に同じ部
材が用いられているが、部材の相対的な大きさや位置は異なっている。例えば、
本実施形態では、ギア８の直径Ｒ３は、第１クランクピン３の半径方向距離Ｒ１
の２倍であり、そのことによって、第２クランク４は第１クランク２に対して反
対方向に１／２の回転速度で回転する。これにより、第２クランクピン６は、第
１実施形態の場合とは全く異なる動きをすることになる。第１に、第１クランク
ピン３の水平方向の動きはもはや相殺されない。従って、コネクティングロッド
１２は、もはや鉛直方向に往復するのではなくなるので、従来のコネクティング
ロッド１２を用いる必要がある。さらに、例えば図８ａに見られるように、第１
クランクピン３が最上方位置にあるとき、第２クランクピン６は、その最上方位
置ではなく、中間位置にあり、従って前記両クランクピンは、前記最上方位置に
おいて互いに90°の角度だけオフセットしている。この場合、第２クランクピン
６の第２半径方向距離Ｒ２は、第１半径方向距離Ｒ１と異なっていてもよく（な
ぜなら水平方向の相殺を行う必要がないので）、ピストン１３の連続する２つの
ストローク間の比率を定めることができる。第２クランク４は半分の速度で回転
するので、クランク２が１回転したときに第２クランクは半回転のみする。従っ
て、クランク−コネクティングロッド機構の完全サイクルは、第１クランク２が
２回転したときに初めて完了する。図示の実施形態では、ピストン１３の第１、
第２ストローク（（長い）膨張ストロークと排気ストローク）は、２×Ｒ１＋Ｒ
２（図８ａ，８ｃ間、または図８ｃ，８ｅ間のピストン１３の移動量）となり、
一方、第３、第４ストロークは２×Ｒ１−Ｒ２（図８ｅ，８ｇ間、または図８ｇ
，８ｉ間のピストン１３の移動量）となる。
施形態を示している。ここでは、図１〜４に示す第１実施形態と実質的に同じ部
材が用いられているが、部材の相対的な大きさや位置は異なっている。例えば、
本実施形態では、ギア８の直径Ｒ３は、第１クランクピン３の半径方向距離Ｒ１
の２倍であり、そのことによって、第２クランク４は第１クランク２に対して反
対方向に１／２の回転速度で回転する。これにより、第２クランクピン６は、第
１実施形態の場合とは全く異なる動きをすることになる。第１に、第１クランク
ピン３の水平方向の動きはもはや相殺されない。従って、コネクティングロッド
１２は、もはや鉛直方向に往復するのではなくなるので、従来のコネクティング
ロッド１２を用いる必要がある。さらに、例えば図８ａに見られるように、第１
クランクピン３が最上方位置にあるとき、第２クランクピン６は、その最上方位
置ではなく、中間位置にあり、従って前記両クランクピンは、前記最上方位置に
おいて互いに90°の角度だけオフセットしている。この場合、第２クランクピン
６の第２半径方向距離Ｒ２は、第１半径方向距離Ｒ１と異なっていてもよく（な
ぜなら水平方向の相殺を行う必要がないので）、ピストン１３の連続する２つの
ストローク間の比率を定めることができる。第２クランク４は半分の速度で回転
するので、クランク２が１回転したときに第２クランクは半回転のみする。従っ
て、クランク−コネクティングロッド機構の完全サイクルは、第１クランク２が
２回転したときに初めて完了する。図示の実施形態では、ピストン１３の第１、
第２ストローク（（長い）膨張ストロークと排気ストローク）は、２×Ｒ１＋Ｒ
２（図８ａ，８ｃ間、または図８ｃ，８ｅ間のピストン１３の移動量）となり、
一方、第３、第４ストロークは２×Ｒ１−Ｒ２（図８ｅ，８ｇ間、または図８ｇ
，８ｉ間のピストン１３の移動量）となる。
【００３４】 前述したように、本発明によるクランク−コネクティングロッド機構に関する
このような実施形態は、圧縮ストロークと膨張ストロークとが互いに異なり、膨
張力をより有効に利用できる４ストロークエンジンを構成することを可能にする
。
このような実施形態は、圧縮ストロークと膨張ストロークとが互いに異なり、膨
張力をより有効に利用できる４ストロークエンジンを構成することを可能にする
。
【００３５】 図９は図８と同一構造を示しているが、この場合、リングギア９は、図８の対
称位置から時計回りにある角度（この場合11°）だけ回転されている。この角度
位置は、リングギア９に設けられた点１４により確認することができる。この場
合、第１クランクピン３がその最上方位置にあるときに第２クランクピン６は中
間位置になく（図９ａ）、最圧縮位置を示す図９ａの位置にある。ピストン１３
の位置は図８ａにおける位置より低く、その結果、最終圧縮圧は低くなる。リン
グギア９の回転は、このように、全負荷条件または過給圧が用いられる際の最終
圧縮圧の調節を可能にする（これに対して、反対方向へのリングギアの回転は、
部分負荷における、より高い圧縮圧を実現する）。排気ストロークの最後におけ
る上死点の位置を図８ｅにおける位置と比較すると、圧縮ストロークの最後にお
いて上死点が下がった量と同じだけ、上方に移動している。膨張ストローク及び
吸入ストロークの最後における下死点の位置は異なるが、下死点においては第２
クランクピン６がほぼ垂直状態となるので、前記位置における第２クランクピン
６の角度変位は、下死点の位置にあまり影響しない。
称位置から時計回りにある角度（この場合11°）だけ回転されている。この角度
位置は、リングギア９に設けられた点１４により確認することができる。この場
合、第１クランクピン３がその最上方位置にあるときに第２クランクピン６は中
間位置になく（図９ａ）、最圧縮位置を示す図９ａの位置にある。ピストン１３
の位置は図８ａにおける位置より低く、その結果、最終圧縮圧は低くなる。リン
グギア９の回転は、このように、全負荷条件または過給圧が用いられる際の最終
圧縮圧の調節を可能にする（これに対して、反対方向へのリングギアの回転は、
部分負荷における、より高い圧縮圧を実現する）。排気ストロークの最後におけ
る上死点の位置を図８ｅにおける位置と比較すると、圧縮ストロークの最後にお
いて上死点が下がった量と同じだけ、上方に移動している。膨張ストローク及び
吸入ストロークの最後における下死点の位置は異なるが、下死点においては第２
クランクピン６がほぼ垂直状態となるので、前記位置における第２クランクピン
６の角度変位は、下死点の位置にあまり影響しない。
【００３６】 内燃機関の運転中におけるリングギア９の回転によって、エンジン特性の調節
が可能であることは明らかであり、従って、リングギア９の前記回転を電気的に
制御することによって、特定の負荷条件に応じて、内燃機関の運転状態を最適化
することができる。
が可能であることは明らかであり、従って、リングギア９の前記回転を電気的に
制御することによって、特定の負荷条件に応じて、内燃機関の運転状態を最適化
することができる。
【００３７】 図１０，１１は、図８，９のクランク−コネクティングロッド機構に関する具
体的な実施形態を示している。この実施形態では、リングギア９が中央に配置さ
れ、軸方向で言えば第１クランクピン３及び第２クランクピン６が前記リングギ
ア９の内部に配置されているという非常にコンパクトな構造が実現されている。
コネクティングロッド１２の大径側ベアリングは、第２クランク４の偏心部分６
を取囲み、第２クランクピン６はこのように形成されている。第２クランク４は
、第２クランクピン６の両側、すなわち、コネクティングロッド１２の両側に設
けられ、ギア８は、リングギア９の各内歯９′に歯合している。リングギア９の
各内歯列の間には、コネクティングロッド１２のための通路３０が形成されてい
る。第２クランク４には、第２カウンターウェイト１０が一体に設けられている
。第１クランクピン３の中心軸線周りに形成された対向溝部３１は、第２クラン
ク４の外側部分を収容し、こうして、さらなる寸法の最小化が実現されている。
体的な実施形態を示している。この実施形態では、リングギア９が中央に配置さ
れ、軸方向で言えば第１クランクピン３及び第２クランクピン６が前記リングギ
ア９の内部に配置されているという非常にコンパクトな構造が実現されている。
コネクティングロッド１２の大径側ベアリングは、第２クランク４の偏心部分６
を取囲み、第２クランクピン６はこのように形成されている。第２クランク４は
、第２クランクピン６の両側、すなわち、コネクティングロッド１２の両側に設
けられ、ギア８は、リングギア９の各内歯９′に歯合している。リングギア９の
各内歯列の間には、コネクティングロッド１２のための通路３０が形成されてい
る。第２クランク４には、第２カウンターウェイト１０が一体に設けられている
。第１クランクピン３の中心軸線周りに形成された対向溝部３１は、第２クラン
ク４の外側部分を収容し、こうして、さらなる寸法の最小化が実現されている。
【００３８】 図１２は、クランク−コネクティングロッド機構に関する他の具体的な実施形
態を示している。この実施形態は、Ｖ型または水平対向型に配置されたシリンダ
を有する多気筒エンジンに用いられるように構成されている。本実施形態では、
２つのコネクティングロッド１２の２つの第２クランク４の間にギア８が配置さ
れ、リングギア９は同様に、２つのコネクティングロッド１２の間に配置されて
いる。このようにして、非常にコンパクトな構造が実現されている。
態を示している。この実施形態は、Ｖ型または水平対向型に配置されたシリンダ
を有する多気筒エンジンに用いられるように構成されている。本実施形態では、
２つのコネクティングロッド１２の２つの第２クランク４の間にギア８が配置さ
れ、リングギア９は同様に、２つのコネクティングロッド１２の間に配置されて
いる。このようにして、非常にコンパクトな構造が実現されている。
【００３９】 図１３〜１５は、また別の実施形態を示している。この実施形態は、４気筒４
ストローク直列型エンジンのためのものである。各図に示すように、２つの第２
クランク４のための回転手段７は、互いに180°の角度だけオフセットした隣接
する２つのクランク４の間に配置されている。各第２クランク４は、それぞれに
近接して形成されたギア８を備えており、従って、クランクとギアとの間に無駄
な空間は存在しない。リングギア９はギア８を取囲んでいる。隣接するリングギ
ア９の間には中間リング３１が配置されている。本実施形態において中間リング
３１は、クランクケース内に回転可能な状態で収容されている。中間リングは、
ボルト（図示せず）によって、隣接する２つのリングギア９に固定されている。
中間リング３１の内側には、クランクシャフトの対応部分３３を回転可能に支持
するベアリング３２が配置されている。前記クランクシャフトの部分３３は、さ
らにカウンターウェイト３４を備えている。カウンターウェイト３４は、ギア８
を近接状態で取囲んでおり、従って、軸方向のさらなる空間を占有してはいない
。
ストローク直列型エンジンのためのものである。各図に示すように、２つの第２
クランク４のための回転手段７は、互いに180°の角度だけオフセットした隣接
する２つのクランク４の間に配置されている。各第２クランク４は、それぞれに
近接して形成されたギア８を備えており、従って、クランクとギアとの間に無駄
な空間は存在しない。リングギア９はギア８を取囲んでいる。隣接するリングギ
ア９の間には中間リング３１が配置されている。本実施形態において中間リング
３１は、クランクケース内に回転可能な状態で収容されている。中間リングは、
ボルト（図示せず）によって、隣接する２つのリングギア９に固定されている。
中間リング３１の内側には、クランクシャフトの対応部分３３を回転可能に支持
するベアリング３２が配置されている。前記クランクシャフトの部分３３は、さ
らにカウンターウェイト３４を備えている。カウンターウェイト３４は、ギア８
を近接状態で取囲んでおり、従って、軸方向のさらなる空間を占有してはいない
。
【００４０】 内燃機関の運転中に回転手段７を調節するために、中間リング３１にはコント
ロールピン３５が設けられている。コントロールピン３５は、ブッシュ３６にス
ライド可能に嵌合しており、ブッシュ３６は、回転可能な状態でコントロールバ
ルブ３７に収容されている。コントロールバルブ３７は２本のコントロールピン
３５を連結しており、そこには例えばスピンドルナット３８が取付けられる。ス
ピンドルナット３８は、例えばステッピングモーターで回転駆動可能なスピンド
ルと協働する。こうして、コントロールバルブ３７を正確に動かし、中間リング
３１を回転させて、ピストン１３のストロークの圧縮終端と膨張終端とを調節す
るリングギア９を回転させることができる。
ロールピン３５が設けられている。コントロールピン３５は、ブッシュ３６にス
ライド可能に嵌合しており、ブッシュ３６は、回転可能な状態でコントロールバ
ルブ３７に収容されている。コントロールバルブ３７は２本のコントロールピン
３５を連結しており、そこには例えばスピンドルナット３８が取付けられる。ス
ピンドルナット３８は、例えばステッピングモーターで回転駆動可能なスピンド
ルと協働する。こうして、コントロールバルブ３７を正確に動かし、中間リング
３１を回転させて、ピストン１３のストロークの圧縮終端と膨張終端とを調節す
るリングギア９を回転させることができる。
【００４１】 クランクシャフト及び回転手段７に関する図示の構成によれば、標準的なシリ
ンダブロックが使用可能である。なぜなら、ピストン中心間の距離は従来の４気
筒エンジンの場合と同一であり、クランクケースのみ、クランクシャフトの新た
な構造に適合させればよいからである。
ンダブロックが使用可能である。なぜなら、ピストン中心間の距離は従来の４気
筒エンジンの場合と同一であり、クランクケースのみ、クランクシャフトの新た
な構造に適合させればよいからである。
【００４２】 以上の説明から、本発明が、複雑な手段を必要とせずに、ピストンエンジンま
たはその他の機械装置の運転状態を最適化に関して驚嘆に値する可能性を有する
クランク−コネクティングロッド機構を提供することは明らかである。
たはその他の機械装置の運転状態を最適化に関して驚嘆に値する可能性を有する
クランク−コネクティングロッド機構を提供することは明らかである。
【００４３】 本発明は図示した上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を
逸脱せずに種々の変更を加えることができる。従って、本発明を、クランク機構
を有する他の機械、例えば、往復運動を回転運動に、あるいはその逆に変換して
いる圧縮機またはその他の機械に応用することも可能である。ピストンエンジン
の場合には、種々に配置された多気筒エンジンに、本発明を応用することができ
る。
逸脱せずに種々の変更を加えることができる。従って、本発明を、クランク機構
を有する他の機械、例えば、往復運動を回転運動に、あるいはその逆に変換して
いる圧縮機またはその他の機械に応用することも可能である。ピストンエンジン
の場合には、種々に配置された多気筒エンジンに、本発明を応用することができ
る。
【図１】 本発明によるクランク−コネクティングロッド機構の第１実施形
態の構成部材を示す長手方向断面分解斜視図である。
態の構成部材を示す長手方向断面分解斜視図である。
【図２】 図１の部材の長手方向断面図である。
【図３】 図１，２に示す原理に基づくクランク−コネクティングロッド機
構の分解斜視図である。
構の分解斜視図である。
【図４】 図４ａ〜４ｉは、図３に示すクランク−コネクティングロッド機
構のクランクシャフト１回転の工程を９つに分解して示す側面図である。
構のクランクシャフト１回転の工程を９つに分解して示す側面図である。
【図５】 本発明によるクランク−コネクティングロッド機構に関する第１
実施形態の変更形態である。
実施形態の変更形態である。
【図６】 図５に示すクランク−コネクティングロッド機構の部分切除斜視
図である。
図である。
【図７】 図６に示すクランク−コネクティングロッド機構を備えた２スト
ロークピストンエンジンの部分切除斜視図である。
ロークピストンエンジンの部分切除斜視図である。
【図８】 図８ａ〜８ｉは、４ストロークエンジンに応用した本発明のラン
ク−コネクティングロッド機構の他の実施形態を、図４ａ〜４ｉに対応して、ク
ランクシャフト２回転の工程を９つに分解して示す側面図である。
ク−コネクティングロッド機構の他の実施形態を、図４ａ〜４ｉに対応して、ク
ランクシャフト２回転の工程を９つに分解して示す側面図である。
【図９】 図９ａ〜９ｄは、図５に示すクランク−コネクティングロッド機
構を、リングギアがわずかに回転した４つの位置で示す側面図である。
構を、リングギアがわずかに回転した４つの位置で示す側面図である。
【図１０】 図８，９に示すクランク−コネクティングロッド機構の具体的
実施形態を示す分解斜視図である。
実施形態を示す分解斜視図である。
【図１１】 図１０に示すクランク−コネクティングロッド機構の第２クラ
ンクを有するコネクティングロッドを示す部分切除斜視図である。
ンクを有するコネクティングロッドを示す部分切除斜視図である。
【図１２】 Ｖ型または水平対向型多気筒エンジンに応用した、図１０のク
ランク−コネクティングロッド機構の変更形態を示す斜視図である。
ランク−コネクティングロッド機構の変更形態を示す斜視図である。
【図１３】 直列４気筒４ストロークエンジンに応用した、本発明のクラン
ク−コネクティングロッド機構の他の変更形態を示す鉛直断面図である。
ク−コネクティングロッド機構の他の変更形態を示す鉛直断面図である。
【図１４】 図１３のクランク−コネクティングロッド機構を分離した状態
で示す斜視図である。
で示す斜視図である。
【図１５】 図１３，１４のクランク−コネクティングロッド機構における
クランクシャフトの分解斜視図である。
クランクシャフトの分解斜視図である。
１ シャフト ２ 第１クランク ３ クランクピン ４ 第２クランク ６ 第２クランクピン ７ 回転手段 ８ ギア（第１部材） ９ リングギア（第２部材） １０，３４ カウンターウェイト １２ コネクティングロッド １５ クランクシャフトベアリング １８ 第１カウンターウェイト １９ 第２カウンターウェイト ２６ 吸入・ガイドハウジング ２６′ ガイド（シールガイド） ２７ 吸入用薄板（薄板バルブ） ３１ 中間リング Ｒ１ 第１半径方向距離 Ｒ２ 第２半径方向距離
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月２０日（２０００．６．２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 前記第１半径方向距離は、前記第２半径方向距離と同一であ
るように、または異なるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
のクランク−コネクティングロッド機構。
るように、または異なるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項３】 前記回転手段は少なくとも２部材から構成され、前記回転手
段の第１部材は、前記第２シャフト上に取付けられかつ前記第２クランクに固定
連結され、前記回転手段の第２部材は、前記第１部材と係合関係にあることを特
徴とする請求項１または２に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
段の第１部材は、前記第２シャフト上に取付けられかつ前記第２クランクに固定
連結され、前記回転手段の第２部材は、前記第１部材と係合関係にあることを特
徴とする請求項１または２に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項４】 前記第１部材はギアであり、前記第２部材は、前記第１ギア
と歯合する内歯リングギアであり、該クランク−コネクティングロッド機構が１
気筒エンジンに用いられる場合には、前記リングギアは、好ましくは、中央に配
置されかつ前記コネクティングロッドの両側に配置され、多気筒エンジン、好ま
しくはＶ型エンジンの場合には、互い違いに配置された前記第２クランク間に配
置されていることを特徴とする請求項３に記載のクランク−コネクティングロッ
ド機構。
と歯合する内歯リングギアであり、該クランク−コネクティングロッド機構が１
気筒エンジンに用いられる場合には、前記リングギアは、好ましくは、中央に配
置されかつ前記コネクティングロッドの両側に配置され、多気筒エンジン、好ま
しくはＶ型エンジンの場合には、互い違いに配置された前記第２クランク間に配
置されていることを特徴とする請求項３に記載のクランク−コネクティングロッ
ド機構。
【請求項５】 ４気筒直列型エンジンまたは８気筒Ｖ型エンジンに用いられ
る場合に、第１ギアは、該ギアと組をなす前記第２クランク及び前記コネクティ
ングロッドに隣接して設けられ、組をなす前記クランクシャフトベアリングは、
互い違いに配置された前記第２クランクの２つのギア間に配置されていることを
特徴とする請求項４に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
る場合に、第１ギアは、該ギアと組をなす前記第２クランク及び前記コネクティ
ングロッドに隣接して設けられ、組をなす前記クランクシャフトベアリングは、
互い違いに配置された前記第２クランクの２つのギア間に配置されていることを
特徴とする請求項４に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項６】 中間リング上の２つの隣接するリングギアが取付けられ、前
記中間リングは、一方では、前記クランクシャフトベアリングを支持する機能を
有し、他方では、運転中に前記環状リングギアを回転させる部材として機能する
ことを特徴とする請求項５に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
記中間リングは、一方では、前記クランクシャフトベアリングを支持する機能を
有し、他方では、運転中に前記環状リングギアを回転させる部材として機能する
ことを特徴とする請求項５に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項７】 該クランク−コネクティングロッド機構の運転中に、前記リ
ングギアは、実質的固定位置に保持されることを特徴とする請求項４から６のい
ずれか１項に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
ングギアは、実質的固定位置に保持されることを特徴とする請求項４から６のい
ずれか１項に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項８】 前記リングギアは、その取付け角度が調節可能とされている
ことを特徴とする請求項７に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
ことを特徴とする請求項７に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項９】 前記リングギアは、運転中に、例えばエンジンの負荷条件に
応じて、ステッピングモーターまたはその類いによって回転可能とされているこ
とを特徴とする請求項８に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
応じて、ステッピングモーターまたはその類いによって回転可能とされているこ
とを特徴とする請求項８に記載のクランク−コネクティングロッド機構。
【請求項１０】 前記第１及び／または第２クランクには、カウンターウェ
イトが設けられ、前記ギアは、前記カウンターウェイトの外部に取付けられ、前
記第１クランクピンを支持するベアリングは、好ましくは、前記ギアの内部に取
付けられていることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載のクラン
ク−コネクティングロッド機構。
イトが設けられ、前記ギアは、前記カウンターウェイトの外部に取付けられ、前
記第１クランクピンを支持するベアリングは、好ましくは、前記ギアの内部に取
付けられていることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載のクラン
ク−コネクティングロッド機構。
【請求項１１】 前記第２クランク自体が第２クランクピンを構成し、前記
第２クランクの中心軸線が前記第２クランクピンの軸線を構成し、前記コネクテ
ィングロッドは、前記第２クランクにベアリングを介して取付けられていること
を特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のクランク−コネクティン
グロッド機構。
第２クランクの中心軸線が前記第２クランクピンの軸線を構成し、前記コネクテ
ィングロッドは、前記第２クランクにベアリングを介して取付けられていること
を特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のクランク−コネクティン
グロッド機構。
【請求項１２】 前記ギアは、カウンターウェイトの形態のディスク上に取
付けられていることを特徴とする請求項４から１１のいずれか１項に記載のクラ
ンク−コネクティングロッド機構。
付けられていることを特徴とする請求項４から１１のいずれか１項に記載のクラ
ンク−コネクティングロッド機構。
【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項に記載のクランク−コネ
クティングロッド機構を備えたピストンエンジン。
クティングロッド機構を備えたピストンエンジン。
【請求項１４】 請求項８に記載のクランク−コネクティングロッド機構を
備えたピストンエンジンであって、前記リングギアを外部から調節及び／または
固定するための調節穴が形成されたクランクケースを備えていることを特徴とす
るピストンエンジン。
備えたピストンエンジンであって、前記リングギアを外部から調節及び／または
固定するための調節穴が形成されたクランクケースを備えていることを特徴とす
るピストンエンジン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ 【要約の続き】
Claims (20)
- 【請求項１】 内燃機関またはその類いに用いられるクランク−コネクティ
ングロッド機構であって、 自体の軸線回りに回転するシャフトと、 該シャフトに固定された第１クランクと、 該第１クランクに固定され、前記シャフトから平行に、しかし第１半径方向距
離だけ離隔して延在するクランクピンと、 該第１クランクピンに回転可能に取付けられ、前記第１クランクピンの軸線か
ら第２半径方向距離だけ離隔した軸線を有する第２クランクピンに固定された第
２クランクと、 前記第２クランクピンに回転可能に取付けられたコネクティングロッドと、 前記シャフトの回転時に、前記第２クランクを前記第１クランクに対して回転
させる回転手段と、を備えていることを特徴とするクランク−コネクティングロ
ッド機構。 - 【請求項２】 前記回転手段は、前記第２クランクが前記第１クランクと反
対方向に同一速度で回転するように構成されていることを特徴とする請求項１に
記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項３】 前記第１半径方向距離は、前記第２半径方向距離と同一であ
るように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のクランク−コネクテ
ィングロッド機構。 - 【請求項４】 特に２ストロークエンジンに用いられ、前記コネクティング
ロッドがシールガイドを貫通し、吸入ハウジングが前記ガイド周りに形成され、
前記吸入ハウジングは、ピストンの下死点においてピストンスカート部によって
少なくとも部分的に取囲まれ、前記吸入ハウジングの外側には、好ましくは薄板
バルブまたはそれに類する逆止弁が取付けられていることを特徴とする請求項３
に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項５】 前記回転手段は、前記第２クランクが前記第１クランクと反
対方向に１／２の速度で回転するように構成されていることを特徴とする請求項
１に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項６】 燃焼ストロークの最上方位置において、前記第１クランクは
0°の位置に、前記第２クランクはほぼ90°の位置に配置され、好ましくは、第
１ストローク、第２ストローク共に、膨張ストロークの終端でほぼ180°の位置
に配置されることを特徴とする請求項５に記載のクランク−コネクティングロッ
ド機構。 - 【請求項７】 前記第１半径方向距離は、前記第２半径方向距離と同一であ
るように、または異なるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項８】 前記回転手段は少なくとも２部材から構成され、前記回転手
段の第１部材は、前記第２シャフト上に取付けられかつ前記第２クランクに固定
連結され、前記回転手段の第２部材は、前記第１部材と係合関係にあることを特
徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のクランク−コネクティングロッ
ド機構。 - 【請求項９】 前記第１部材はギアであり、前記第２部材は、前記第１ギア
と歯合する内歯リングギアであり、該クランク−コネクティングロッド機構が１
気筒エンジンに用いられる場合には、前記リングギアは、好ましくは、中央に配
置されかつ前記コネクティングロッドの両側に配置され、多気筒エンジン、好ま
しくはＶ型エンジンの場合には、互い違いに配置された前記第２クランク間に配
置されていることを特徴とする請求項８に記載のクランク−コネクティングロッ
ド機構。 - 【請求項１０】 ４気筒直列型エンジンまたは８気筒Ｖ型エンジンに用いら
れる場合に、第１ギアは、該ギアと組をなす前記第２クランク及び前記コネクテ
ィングロッドに隣接して設けられ、組をなす前記クランクシャフトベアリングは
、互い違いに配置された前記第２クランクの２つのギア間に配置されていること
を特徴とする請求項９に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１１】 中間リング上の２つの隣接するリングギアが取付けられ、
前記中間リングは、一方では、前記クランクシャフトベアリングを支持する機能
を有し、他方では、運転中に前記環状リングギアを回転させる部材として機能す
ることを特徴とする請求項１０に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１２】 該クランク−コネクティングロッド機構の運転中に、前記
リングギアは、実質的固定位置に保持されることを特徴とする請求項９から１１
のいずれか１項に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１３】 前記リングギアは、その取付け角度が調節可能とされてい
ることを特徴とする請求項１２に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１４】 前記リングギアは、運転中に、例えばエンジンの負荷条件
に応じて、ステッピングモーターまたはその類いによって回転可能とされている
ことを特徴とする請求項１３に記載のクランク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１５】 前記第１及び／または第２クランクには、カウンターウェ
イトが設けられ、前記ギアは、前記カウンターウェイトの外部に取付けられ、前
記第１クランクピンを支持するベアリングは、好ましくは、前記ギアの内部に取
付けられていることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載のクラ
ンク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１６】 前記第２クランク自体が第２クランクピンを構成し、前記
第２クランクの中心軸線が前記第２クランクピンの軸線を構成し、前記コネクテ
ィングロッドは、前記第２クランクにベアリングを介して取付けられていること
を特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のクランク−コネクティン
グロッド機構。 - 【請求項１７】 前記ギアは、カウンターウェイトの形態のディスク上に取
付けられていることを特徴とする請求項９から１６のいずれか１項に記載のクラ
ンク−コネクティングロッド機構。 - 【請求項１８】 請求項１から１７のいずれか１項に記載のクランク−コネ
クティングロッド機構を備えたピストンエンジン。 - 【請求項１９】 請求項３に記載のクランク−コネクティングロッド機構を
備えたピストンエンジンであって、前記コネクティングロッドは、吸入用薄板を
備えたハウジングに収容されたガイドを貫通し、前記ハウジングの形状は、ピス
トンの下死点において少なくとも部分的にピストンスカート内に延在するように
定められていることを特徴とする請求項に記載のピストンエンジン。 - 【請求項２０】 請求項１３に記載のクランク−コネクティングロッド機構
を備えたピストンエンジンであって、前記リングギアを外部から調節及び／また
は固定するための調節穴が形成されたクランクケースを備えていることを特徴と
するピストンエンジン。
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