JP2003097201A - Reciprocation mechanism - Google Patents

Reciprocation mechanism

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JP2003097201A
JP2003097201A JP2001333531A JP2001333531A JP2003097201A JP 2003097201 A JP2003097201 A JP 2003097201A JP 2001333531 A JP2001333531 A JP 2001333531A JP 2001333531 A JP2001333531 A JP 2001333531A JP 2003097201 A JP2003097201 A JP 2003097201A
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JP
Japan
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crankshaft
gear
shaft
crankpin
bearing
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JP2001333531A
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Japanese (ja)
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Yasuhide Kenjo
康秀 見城
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reciprocation mechanism effective to provide an efficient, compact, and high-performance internal combustion engine capable of reducing its fuel consumption and improving its efficiency of material handling. SOLUTION: The mechanism in which a crankpin is made to perform linear reciprocating motion is adopted, thereby preventing the generation of lateral pressure of a piston and achieving the weight saving of a reciprocating part and the miniaturization of the entire engine.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する分野】この発明は回転運動を往復運動
に、又は往復運動を回転運動に変換する機構で主に内燃
機関、流体圧縮装置等に、使用される機構である。 【0002】 【従来の技術】従来の往復運動機構は内燃機関に例を取
ると、その構成はピストンの往復運動を、ピストンピ
ン、コネクチングンロッド、クランクピン、クランクア
ーム、メインジャーナルの順に動力が伝達される構成で
ある。ピストンに於いては、ピストンピンでコネクチン
グロッドと結合され、コネクチングロッドの首振運動に
より、ピストンは往復運動しながら側圧を受けシリンダ
ボアに押しつけられる、クランクピンの角度が上死点よ
り90°と270°付近で側圧は最大となる、これによ
る摩擦で発熱し動力の損失となる。それとストローク端
で側圧の方向が反対側に変わることで、ピストンがシリ
ンダボアをたたくいわゆるピストンスラップによる、騒
音とガス洩れや早期摩耗の原因となっている。これらの
ことは高性能化の要因である高い燃焼ガス圧力や高速回
転の傾向おいて増大するので不利な現象である。形状に
おいても複雑であるこれにより、ある温度に達した時に
ボアに対して平均隙間となるようカム加工されている。
コネクチングロッドに於いては、ピストンとクランクピ
ン間の動力の伝達のための強度の他に首振運動に対する
強度も要求されることと、コネクチングロッドの長さを
長くすればピストンの側圧を小さくすることは可能であ
るが、質量が増大する方向にあり、内燃機関の高性能化
の要求に逆向することになる。 【0003】 【発明が解決しようとしている課題】本発明は、前記欠
点をなくすためにクランクピンを直線往復運動をさせる
ことにより、コネクチングロッドは首振り運動をしない
のでピストンピンは不要である、ピストンとコネクチン
グロッドは一体化する事ができる、これは側圧の発生が
ないのでスカート部が極端に短くできるのでピストンの
長さを短くすることが可能になる、これによりコネクチ
ングロッドに於いても短くできる。これらは往復運動部
分の軽量化と小型化となる。 【0004】 【課題を解決するための手段】(図1,2参照) 幾何
学において、大円Dと小円Sがあり、大円Dを固定し小
円Sが内接しながら滑らずに回転すると、小円Sの定点
Aの軌跡は内サイクロイド(hypocycloid)
である。大円Dと小円Sの直径比が2:1のとき大円D
の中心O’を通る直径線A’−O’−B’の往復とな
る。大円Dを内歯車、小円Sを外歯車に置き換えて歯数
比を2:1とする。小円Sの定点Aに前記クランクシャ
フトのクランクピン軸を小円の中心Oにジャーナル軸を
配置することにより、クランクピンは直線往復運動をす
る。円Cはジャーナル軸中心の軌跡である。 【0005】 【発明の実施の形態】図3参照実施例 上死点A’にあ
るコネクチングロッドは矢印aの方向に移動を始める
と、クランクシャフトは矢印c方向に回転を始め、端
部の外歯車2−Aが内歯車と噛み合っているので、
出力ロータは矢印eに回転を始める、出力ロータは
軸受けにより回転可能である、出力ロータの歯車と噛
み合う出力歯車は矢印fの方向に回転し出力軸より
動力を取り出す。コネクチングロッドは下死点B’を
過ぎると矢印bの方向に移動を始め上死点に向かう。 【0006】 【発明の効果】エンジンの高速回転化を阻むの主要因の
一つに往復運動部分の慣性力がある。その慣性力は回転
数の二乗に比例して増大する。往復運動部分の質量の軽
減はエンジンの高性能化の必須条件である。ピストンに
おいてはピストンピンが不要であることにより、側圧が
発生しないので摩擦損失の軽減と、スカート部を極力短
く肉厚を薄くすることができる、ピンボス部やピンボス
リブ部も不要になりピストンピンと共に質量の軽減とな
る、形状も回転体に近い形にできるので熱膨張による変
形が方向性がなく、ボアに対して均一の隙間になるよう
に設計できる、これは従来型より隙間を小さくできるこ
とを意味すので、ガス洩れを小さくできる。これにより
ピストンスラップ発生も押さえられるので騒音対策にも
なり耐久性の向上である。コネクチングロッドにおいて
も短くできる。これに伴いシリンダボアの長さを短くで
きることである、これは内燃機関に於いて最大の重量部
分品であるシリンダブロックの小型化であり軽量化であ
る。以上のように高性能化、小型化、軽量化を可能にす
るものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanism for converting a rotary motion into a reciprocating motion or a rotary motion into a rotary motion, and is mainly used for an internal combustion engine, a fluid compression device, and the like. Mechanism. 2. Description of the Related Art A conventional reciprocating mechanism is, for example, an internal combustion engine. The structure of the reciprocating mechanism is such that the reciprocating motion of a piston is performed in the order of a piston pin, a connecting rod, a crankpin, a crank arm, and a main journal. This is the configuration transmitted. In the piston, the piston is connected to the connecting rod by a piston pin, and due to the oscillating movement of the connecting rod, the piston receives the side pressure while reciprocating and is pressed against the cylinder bore. The angle of the crankpin is 90 ° from the top dead center and 270 degrees. In the vicinity of °, the lateral pressure becomes maximum, and heat is generated due to the friction resulting in power loss. At the end of the stroke, the direction of the lateral pressure changes to the opposite side, which causes noise, gas leakage, and early wear due to the so-called piston slap where the piston strikes the cylinder bore. These are disadvantageous phenomena because they increase in the tendency of high combustion gas pressure and high speed rotation which are factors of high performance. The shape is also complicated, so that when a certain temperature is reached, the cam is worked so as to have an average clearance with respect to the bore.
In the connecting rod, strength for oscillating motion is required in addition to the strength for transmitting power between the piston and the crankpin, and if the length of the connecting rod is increased, the side pressure of the piston is reduced. Although it is possible, the mass is increasing, which is against the demand for higher performance of the internal combustion engine. [0003] In order to eliminate the above-mentioned drawbacks, the present invention provides a piston rod which does not swing because the connecting rod does not swing by reciprocating the crank pin. The connecting rod can be integrated with the connecting rod. Since there is no generation of lateral pressure, the skirt can be extremely short and the length of the piston can be shortened. . These reduce the weight and size of the reciprocating part. [0004] In the geometry, there is a great circle D and a small circle S, and the great circle D is fixed and the small circle S rotates without slipping while inscribed. Then, the trajectory of the fixed point A of the small circle S is an inner cycloid.
It is. Great circle D when the diameter ratio of great circle D and small circle S is 2: 1
Reciprocation of the diameter line A'-O'-B 'passing through the center O'. The great circle D is replaced with an internal gear and the small circle S is replaced with an external gear, and the gear ratio is set to 2: 1. By arranging the crankpin axis of the crankshaft at the fixed point A of the small circle S and the journal axis at the center O of the small circle, the crankpin reciprocates linearly. Circle C is a locus around the journal axis. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 3, when the connecting rod at the top dead center A 'starts moving in the direction of arrow a, the crankshaft starts to rotate in the direction of arrow c, and the outside of the end portion. Since the gear 2-A meshes with the internal gear,
The output rotor starts to rotate in the direction of arrow e. The output rotor is rotatable by the bearing. The output gear meshing with the gear of the output rotor rotates in the direction of arrow f to extract power from the output shaft. After passing the bottom dead center B ', the connecting rod starts moving in the direction of arrow b and heads toward the top dead center. [0006] One of the main factors that hinder high-speed rotation of the engine is the inertial force of the reciprocating portion. The inertial force increases in proportion to the square of the rotation speed. Reducing the mass of the reciprocating part is an essential condition for improving the performance of the engine. Since the piston does not require a piston pin, no side pressure is generated, which reduces friction loss and shortens the skirt as much as possible.Thus, the pin boss and the pin boss rib are not required, and the piston pin has no mass. Since the shape can be made to be close to the rotating body, deformation due to thermal expansion has no directionality and can be designed to have a uniform gap with respect to the bore, which means that the gap can be smaller than the conventional type Therefore, gas leakage can be reduced. As a result, the occurrence of piston slap can be suppressed, so that noise can be reduced and durability can be improved. Connecting rods can also be shortened. Along with this, the length of the cylinder bore can be shortened, which is a reduction in size and weight of the cylinder block, which is the largest weight part in the internal combustion engine. As described above, high performance, miniaturization, and weight reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のスケルトンによる構成図 【図2】内サイクロイド(hypocycloid)の
説明図 【図3】実施例構成図 【符号の説明】 コネクチングロッド クランクシャフト 2−A クランクシャフト外歯車、2−B クランクシ
ャフト メインジャーナル軸、 2−C クランクシャフトアーム、2−D クランクシ
ャフト クランクピン軸 出力ロータ 3−A出力ロータ歯車部、 内歯車 軸受け 出力歯車 出力軸 クランクケース A’クランクピン軸上死点位置 O メインジャーナル軸上死点及び下死点位置 O’出力ロータ中心 B’クランクピン軸下死点位置 L 全ストローク
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a skeleton according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a hypocycloid. FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment. Crankshaft external gear, 2-B crankshaft main journal shaft, 2-C crankshaft arm, 2-D crankshaft crankpin shaft output rotor 3-A output rotor gear section, internal gear bearing output gear output shaft output shaft crankcase A ' Top dead center position of crank pin shaft O Top dead center and bottom dead center position of main journal shaft O 'Output rotor center B' Lower dead center position of crank pin shaft L Full stroke

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】コネクチンロッドの大端部を軸受け介し
て、クランクシャフトのクランクピン軸に組付け、この
クランクシャフトのクランクピン軸とメインジャーナル
軸間の距離は全ストロークの1/4である、クランクシ
ャフトのメインジャーナル軸の先端部に外歯車がありク
ランクシャフトと一体である。この外歯車に噛み合う内
歯車がクランクケース側に固定されている。この歯車の
歯数比は外歯車1に対して内歯車2である。クランクシ
ャフトのメインジャーナル軸は軸受けを介して出力ロー
タに組付てある、出力ロータの外周部は軸受けと歯車よ
りなり、出力ロータの中心より全ストロークの1/4で
あるところにクランクシャフトのメインジャーナル軸が
軸受けを介して組込まれている、出力ロータの外周部の
歯車は出力軸の歯車と噛み合い動力を出力軸に伝達す
る。以上の構成によりクランクシャフトのクランクピン
部が直線運動をすることを特徴とする往復運動機構。
Claims: 1. A large end portion of a connecting rod is mounted on a crankpin shaft of a crankshaft via a bearing, and a distance between the crankpin shaft of the crankshaft and the main journal shaft is equal to a full stroke. An external gear is provided at the tip of the main journal shaft of the crankshaft, which is 1/4, and is integral with the crankshaft. An internal gear that meshes with the external gear is fixed to the crankcase side. The gear ratio of this gear is that of the internal gear 2 with respect to the external gear 1. The main journal shaft of the crankshaft is assembled to the output rotor via a bearing. The outer periphery of the output rotor is composed of a bearing and gears. The main shaft of the crankshaft is located at 1/4 of the total stroke from the center of the output rotor. The gear on the outer periphery of the output rotor, in which the journal shaft is incorporated via a bearing, meshes with the gear on the output shaft to transmit power to the output shaft. A reciprocating motion mechanism wherein the crankpin portion of the crankshaft makes a linear motion with the above configuration.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108894941A (en) * 2018-06-22 2018-11-27 山东交通学院 A kind of intelligence oil pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108894941A (en) * 2018-06-22 2018-11-27 山东交通学院 A kind of intelligence oil pump
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