JP2003506618A - ピストン・エンジン釣り合わせ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ピストン組立体は、第１、第２のピストンと、ピストンの各々に連結した移行アームと、第１軸線まわりに第１方向に回転する回転部材とを備えている。移行アームは、回転部材の軸線からずらせて回転部材に連結した駆動部材を備えている。第１釣り合い重りが、第１方向に回転するように取付けられており、第２釣り合い重りが、第１方向と反対方向の第２方向に回転するように取付けられている。第２釣り合い重りは、第１軸線から平行にオフセットした第２軸線まわりに回転する。あるいは、第２釣り合い重りは第１軸線まわりに回転する。ピストン組立体を釣り合わせる方法は、第１方向に回転するようにピストン組立体に第１釣り合い重りを取付ける段階と、第２方向に回転するようにピストン組立体に第２釣り合い重りを取付ける段階とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） 本発明はピストン・エンジン釣り合わせに関する。

【０００２】 たいていのピストン駆動式エンジンは、ピストンを有し、これらのピストンは
、クランクシャフトのオフセットした部分に取り付けてあり、ピストンがクラン
クシャフトの軸線に対して横方向の往復動方向に動かされるときに、クランクシ
ャフトが回転する。

【０００３】 米国特許５，５３５，７０９が、オフセット部分を備えたクランクシャフトに
取り付けたダブルヘッド・ピストンを有するエンジンを定義している。ピストン
とクランクシャフトの間に取り付けたレバーが、支点レギュレータ内に拘束され
ており、回転運動をクランクシャフトに与える。

【０００４】 米国特許４，０１１８４２が、クランクシャフトを回転させるＴ字形連結部材
に連結した２つのダブルヘッド・ピストンを利用する４気筒ピストン・エンジン
を記載している。Ｔ字形の連結部材は、Ｔ字の横方向腕の各々で、ダブルヘッド
・ピストンに取り付けられている。Ｔ字の横方向腕上の中央位置ポイントが固定
ポイントに回転自在に取り付けてあり、Ｔ字の下端が、釣り合い重りを備えてい
るクランクスローによってクランクシャフトに連結したクランク・ピンに回転自
在に取り付けてある。

【０００５】 上記文献例の各々において、ピストンの軸線に対して横方向の軸線を有するク
ランクシャフトを駆動するダブルヘッド・ピストンが使用されている。

【０００６】 （発明の概要） 本発明によれば、ピストン組立体は、第１、第２のピストン、たとえば、ダブ
ルヘッド型ピストンまたは案内ロッドを備えるシングルヘッド型ピストンと、ピ
ストンの各々に連結した移行アームと、第１方向に回転する回転部材とを備えて
いる。移行アームは、回転部材の軸線からずらして回転部材に連結した駆動部材
を備えている。第１釣り合い重りが、第１方向に回転するように取付けてあり、
第２釣り合い重りが、第１方向と反対の方向の第２方向に回転するように取付け
てある。

【０００７】 本発明のこの態様の実施例は、以下の特徴のうちの１つまたはそれ以上を包含
し得る。

【０００８】 第１、第２のダブルヘッド型ピストンは、共通平面で往復運動することができ
るように配置してある。第１釣り合い重りは、駆動部材連結部の反対側で回転部
材に連結してある。回転部材は、第１軸線まわりに回転し、第２釣り合い重りは
、第１軸線に対して平行にオフセットした第２軸線まわりに回転する。

【０００９】 第１ギアが、第１軸線まわりの第１方向に回転するように取付けてあり、第２
ギアが、第２軸線まわりに第２方向の回転するように第１ギアによって駆動され
る。

【００１０】 或る図示実施例においては、回転部材、第１釣り合い重りおよび第２釣り合い
重りは、第１軸線まわりに回転する。第１ギアが、第１軸線まわりに第１方向に
回転するように取付けてあり、第２ギアが、第１軸線に対して平行にオフセット
した第２軸線まわりに第２方向に回転するように第１ギアによって駆動される。

【００１１】 第１プーリが、第２方向に回転するように第２ギアによって駆動され、第２プ
ーリが、第１プーリに連結してあり、第１軸線まわりに第２方向に回転するよう
に第１プーリによって駆動される。第２釣り合い重りは、第２プーリによって駆
動される。

【００１２】 第３の釣り合い重りが、駆動部材連結部の反対側で回転部材に連結してある。

【００１３】 さらに別の図示実施例においては、第３の釣り合い重りが、第１方向に回転す
るように取付けてあり、第４の釣り合い重りが、第２方向に回転するように取付
けてある。回転部材、第１、第２、第３、第４の釣り合い重りは、第１軸線まわ
りに回転する。第１、第３の釣り合い重りは、第１軸線に対して１８０度離れた
向きとなっており、第２、第４の釣り合い重りは、第１軸線に対して１８０度離
れた向きとなっている。第１、第４の釣り合い重りは、共に第１軸線に対して第
１方向に向いており、第２、第３の釣り合い重りは、共に第１軸線に対して第２
方向に向いている。ここで、第２方向は、第１方向から１８０度である。

【００１４】 第１ギアが、第１軸線まわりに第１方向に回転するように取付けてあり、第２
ギアがこの第１ギアによって駆動され、第１軸線に対して平行にオフセットした
第２軸線まわりに第２方向に回転する。第１プーリが、第２方向に回転するよう
に第２ギアによって駆動され、第２プーリが、第１プーリに連結され、第１プー
リによって駆動され、第１軸線まわりに第２方向に回転する。第２、第４の釣り
合い重りは、第２プーリによって駆動される。

【００１５】 第５の釣り合い重りが、駆動部材連結部の反対側で回転部材に連結してあり、
第２の釣り合い重りが、この第５釣り合い重りと一体となっている。

【００１６】 本発明の別の態様によれば、ピストン組立体は、少なくとも３つの等間隔に隔
たった部材を備えている。これらの部材のうち２つはピストンである。各部材に
移行アームが連結してある。移行アームは、回転部材の軸線からずらして回転部
材に連結した駆動部材を備えている。回転部材は、第１方向に回転する。第１釣
り合い重りが、第１方向に回転するように取付けてあり、第２釣り合い重りが、
第１方向に回転するように取付けてある。

【００１７】 本発明のこの態様の実施例は、以下の特徴のうちの１つまたはそれ以上を含み
得る。

【００１８】 第４の部材が、移行アームに連結してある。これら４つの部材は、移行アーム
まわりに等間隔に隔たっており、２つのピストンのうちの第１ピストンは、２つ
のピストンのうち第２ピストンの反対側に位置している。第３の釣り合い重りが
、駆動部材連結部の反対側で回転部材に連結してある。これらのピストンは、ダ
ブルヘッド型ピストンまたは案内ロッドを有するシングルヘッド型ピストンであ
る。

【００１９】 本発明の別の態様によれば、ピストン組立体は、少なくとも３つの等間隔に隔
たった部材を備えている。これらの部材のうちの２つはピストンである。移行ア
ームが、各ピストンに連結している。移行アームは、回転部材の軸線からずらし
て回転部材に連結した駆動部材を備えている。回転部材は、第１方向に回転する
。１つの釣り合い重りが、第１方向に回転するように取付けてある。釣り合い重
りは、回転部材と軸線方向に整合した状態でそこから隔たって位置する。

【００２０】 本発明のこの態様の実施例は、以下の特徴のうちの１つまたはそれ以上を包含
し得る。

【００２１】 第４の部材が移行アームに連結している。これら４つの部材は、移行アームま
わりに等間隔に隔たっており、２つのピストンのうちの第１ピストンは、２つの
ピストンのうち第２ピストンの反対側に位置している。これらのピストンは、ダ
ブルヘッド型ピストンまたは案内ロッドを有するシングルヘッド型ピストンであ
る。

【００２２】 本発明の別の態様によれば、第１、第２のダブルヘッド型ピストン、ピストン
の各々に連結した移行アーム、第１方向に回転する回転部材を包含し、移行アー
ムが、回転部材の軸線からずらして回転部材に連結した駆動部材を備えているピ
ストン組立体を釣り合わせる方法は、第１方向に回転するようにピストン組立体
に第１釣り合い重りを取付ける段階と、第１方向と反対方向の第２方向に回転す
るようにピストン組立体に第２釣り合い重りを取付ける段階とを備えている。

【００２３】 本発明の別の態様によれば、ピストン組立体は、少なくとも２つのピストンと
、ピストンの各々に連結した移行アームとを備えている。この移行アームは、球
状部分を有する駆動部材を備えている。この球状部分は、回転部材の軸線からず
らして駆動部材を回転部材に連結する。

【００２４】 本発明のこの態様の実施例は、以下の特徴のうちの１つまたはそれ以上を包含
し得る。

【００２５】 回転部材は１つの釣り合い重りを備えている。駆動部材は円筒形の端部を備え
ている。回転部材はフライホイールを包含し、釣り合い重りは、フライホイール
に取付けてある。フライホイールは、駆動部材の円筒形端部を受け入れる円筒形
の開口を構成するし、釣り合い重りは、駆動部材の球状端部分を受け入れる球状
開口を構成する。

【００２６】 本発明の利点は、ピストン組立体の振動を制限することを含む。本発明は、振
動力および偶力を内部的に相殺することにより、エンジンの振動をかなり減らす
。バランスのよい機械では、ベアリングおよび取り付け用ハードウェアにかかる
力がかなり減る。もし釣り合わせによって振動力および偶力が減ったならば、ベ
アリング寿命が何倍にも延び得るし、より軽いパーツ、マウントを使用すること
ができる。釣り合わせによって達成される別の利点は、より高い速度で滑らかに
運転する能力である。この釣り合わせ方法は回転アンバランスおよび慣性アンバ
ランスをほぼ完全に補正するので、エンジンは、より高い速度で作動できる。補
正されないアンバランス力は、速度の二乗で増大し、速度が高まるにつれて急速
に制限因子となる。多くのエンジン用途において、傾向は、速度の増大に向かっ
ており、本発明で利用できるより良好な釣り合わせ方法の重要性が高まっている
。

【００２７】 本発明の他の目的および利点は、以下の説明および特許請求の範囲から明らか
となろう。

【００２８】 （好ましい実施例の説明） 図１は、本発明の４ピストン・エンジン１０の概略図である。このエンジン１
０は、２本のシリンダ１１（図３）および１２を有する。各シリンダ１１、１２
は、ダブルヘッド・ピストンを収容している。各ダブルヘッド・ピストンは、軸
１４によってフライホイール１５に連結した移行アーム１３に連結している。移
行アーム１３は、移行アーム１３を上下に移動させる軸１８および移行アーム１
３を横方向に移動させる軸１７を含むユニバーサル・ジョイント機構によって支
持体１９に連結している。図１は、軸１４がフライホイール１５の頂部のところ
にある位置にフライホイール１５を示している。

【００２９】 図２は、軸１４がフライホイール１５の底部になるように回転したフライホイ
ール１５と共にエンジン１０を示している。移行アーム１３は、軸１８上で下方
へ旋回している。

【００３０】 図３〜６は、４つの位置において移行アーム１３を示し、軸移動フライホイー
ル１５を９０度増分で示す概略頂面図である。図３は、図３ａに示す位置に軸１
４と共にフライホイール１５を示している。ピストン１が点火し、シリンダ１１
の中間に向かって移動するとき、移行アーム１３は、図２に示す位置までフライ
ホイール１５を回転させるユニバーサル・ジョイント１６上で回動することにな
る。軸１４は、図４ａに示す位置になる。ピストン４が点火されると、移行アー
ム１３は、図５に示す位置へ移動することになる。フライホイール１５および軸
１４は、図５ａに示す位置になる。次に、ピストン２が点火し、移行アーム１３
が、図６に示す位置へ移動することになる。フライホイール１５および軸１４は
、図６ａに示す位置になる。ピストン３が点火すると、移行アーム１３およびフ
ライホイール１５は、図３、３ａに示す初期位置に戻ることになる。

【００３１】 ピストンが点火すると、移行アームは、ピストンの移動に応じて前後に移動す
ることになる。移行アーム１３がユニバーサル・ジョイント１６に、そして、軸
１４を介してフライホイール１５に連結しているので、フライホイール１５が回
転し、ピストンの直線運動を回転運動に変換する。

【００３２】 図７は、本発明による４ダブル・ピストン式８気筒エンジン３０の実施例を示
す頂面図（部分的に横断面図）である。実際には、４つのシリンダしかないが、
各シリンダ内にダブル・ピストンを備えているので、８気筒エンジンと均等であ
る。２本のシリンダ３１、４６が示してある。シリンダ３１は、それぞれ、ピス
トンリング３２ａ〜３３ａを備えるダブルヘッド・ピストン３２-３３を有する
。ピストン３２-３３は、ピストン・アーム５４ａによって移行アーム６０（図
８）に連結しており、ピストン・アームは、ピストン３２-３３の開口５５ａお
よび摺動ベアリング５５内へ延びている。同様に、シリンダ４６内のピストン４
７〜４９も、ピストン・アーム５４ｂによって移行アーム６０に連結している。

【００３３】 シリンダ３１の各端には、ロッカ・アームおよび点火プラグによって制御され
る吸排気弁がある。ピストン端３２は、ロッカ・アーム３５ａ、３５ｂおよび点
火プラグ４４を有し、ピストン端３３は、ロッカ・アーム３４ａ、３４ｂおよび
点火プラグ４１を有する。各ピストンには、１セットの弁、ロッカ・アームおよ
び点火プラグが組み合わせてある。点火プラグを点火し、吸排気弁を開閉するタ
イミングは、プーリ５０ａに連結したタイミング・ベルト５１によって制御され
る。プーリ５０ａは、フライホイール６９によって駆動される出力軸５３によっ
て回転させられる軸６３（図８）によってギア６４に取り付けてある。ベルト５
０ａは、また、ディストリビュータ３８に連結したプーリ５０ｂおよびギア３９
も回転させる。ギア３９もギア４０を回転させる。ギア３９、４０は、カムシャ
フト７５（図８）に取り付けてあり、このカムシャフトは、プッシュ・ロッドを
作動させる。プッシュ・ロッドは、ロッカ・アーム３４および図示しない他のロ
ッカ・アームに取り付けてある。

【００３４】 排気マニホルド４８、５６は、それぞれ、シリンダ４６、３１に取り付けた状
態で示してある。各排気マニホルドは、４つの排気口に取り付けてある。

【００３５】 図８は、図７の断面８〜８を通る、片側を取り除いたエンジン３０の側面図で
ある。移行アーム６０は、移行アームの上下動（図８で見て）を許すピン７２と
、移行アーム６０の側方移動を許すピン７１とによって支持体７０に取付けられ
ている。移行アーム６０が上下移動、側方移動を行えるので、軸６１はフライホ
イール６９を円形経路に沿って駆動することができる。４つの連結用ピストン・
アーム（図８に示すピストン・アーム５４ｂ、５４ｄ）が、ピン７１まわりの振
動時に４つのダブルヘッド・ピストンによって駆動される。連結アームが前後に
移動すると、フライホイール６９の軸６１の端が移行アームを上下に移動させる
。フライホイール６９は、片面にギア歯６９ａを有し、このギア歯は、スタータ
・モータ１００（図１１）でフライホイールを回転させてエンジンを始動するの
に使用することができる。

【００３６】 フライホイール６９およびそれに連結した駆動軸６８の回転は、ギア６５を回
転させ、このギアがギア６４、６６を回転させる。ギア６４は、プーリ５０ａを
回転させる軸６３に取り付けてある。プーリ５０ａは、ベルト５１に取り付けて
あり、ベルト５１は、プーリ５０ｂおよびギア３９、４０（図７）を回転させる
。カムシャフト７５は、一端にカム８４〜８７を有し、反対端にカム８８〜９１
を有する。カム８８、９０は、それぞれ、プッシュ・ロッド７６、７７を作動さ
せる。カム８９、９１は、それぞれ、プッシュ・ロッド９３、９４を作動させる
。カム８４、８６は、それぞれ、プッシュ・ロッド９５、９６を作動させ、カム
８５、８７は、それぞれ、プッシュ・ロッド７８、７９を作動させる。プッシュ
・ロッド７７、７６、９３、９４、９５、９６および７８、７９は、ピストン上
方にあるシリンダの吸排気弁を開閉するためのものである。エンジンの左側（切
り欠いて示してある）は、同じではあるが、反対向きの弁駆動機構を包含してい
る。

【００３７】 駆動軸６８上のギア６５によって回転させられるギア６６は、ポンプ６７を回
転させる。このポンプは、たとえば、エンジン冷却系（図示せず）で使用される
ウォータポンプでもよいし、オイル・ポンプであってもよい。

【００３８】 図９は、シリンダおよびダブルヘッド・ピストンの相対的な位置を示している
エンジン３０の背面図である。ピストン３２-３３は、破線で示してあり、弁３
５ｃ、３５ｄが、それぞれ、リフタ・アーム３５ａ、３５ｂ下方に位置している
。ベルト５１およびプーリ５０ｂが、ディストリビュータ３８の下に示してある
。移行アーム６０および４つのピストン・アーム５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４
ｄのうちの２つ、５４ｃおよび５４ｄが、ピストン３２〜３３、３２ａ〜３３ａ
、４７〜４９および４７ａ〜４９ａ内に示してある。

【００３９】 図１０は、排気マニホルド５６、吸気マニホルド５６ａおよびキャブレタ５６
ｃを示している、エンジン３０の側面図である。タイミング・ベルト５１と共に
プーリ５０ａ、５０ｂも示してある。

【００４０】 図１１は、シリンダおよびダブルヘッド・ピストン３２-３３、３２ａ〜３３
ａ、４７〜４９および４７ａ〜４９ａの相対位置を示す、エンジン３０の前端図
であり、４つのピストン・アーム５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄがピストン内
に位置している。ポンプ６７が軸５３の下に示してあり、プーリ５０ａおよびタ
イミング・ベルト５１がエンジン３０の頂部に示してある。スタータ１００が、
フライホイール６９上のギア歯６９ａと噛み合っているギア１０１と共に示して
ある。

【００４１】 本発明の特徴は、エンジンが作動している間、エンジンについて圧縮比を変え
ることができるということにある。フライホイール６９に取付けられたアーム６
１の端は、アーム６１がフライホイール６９に入る位置で円を描いて移動する。
図１３を参照すると、アーム６１の端は、摺動ベアリング・ボール・ブッシング
組立体８１内にある。ピストンのストロークは、アーム６１によって制御される
。アーム６１は、軸５３と角度（たとえば、約１５度）をなす。軸５３上でフラ
イホイール６９を、図１３で見て、右または左に移動させることによって、アー
ム６１の角度を変えることができ、ピストンのストロークを変え、圧縮比を変え
ることができる。フライホイール６９の位置は、ナット１０４をねじ山１０５に
対して回転させることによって変わる。ナット１０４は、リング１０６ｂによっ
て所定位置に保持されたスラストベアリング１０６ａによって軸５３にキー止め
される。図１２に示す位置において、フライホイール６９は、右に移動しており
、ピストンのストロークを延ばしている。

【００４２】 図１２は、フライホイールが右に移動してピストンのストロークを増大させ、
より高い圧縮比を与えている状態を示している。ナット１０５は右に回してあり
、軸５３およびフライホイール６９を右へ移動させている。アーム６１は、ブッ
シング組立体８０内にさらに突入し、フライホイール６９の背面から外に突出し
ている。

【００４３】 図１３では、フライホイールが左に移動し、ピストンのストロークを短くし、
より低い圧縮比を与えている。ナット１０５は、左に回してあり、軸５３および
フライホイール６９を左へ移動させている。アーム６１は、ブッシング組立体８
０への突入量を少なくしている。

【００４４】 移行アーム上のピストン・アームは、ピストンのブッシング内にある摺動ベア
リングに挿入される。図１４は、ダブル・ピストン１１０を示しており、これは
、その一端にあるピストンリング１１１と、その反対端にあるピストンリング１
１２とを有する。スロット１１３が、ピストンの側面に設けてある。摺動ベアリ
ングの位置は１１４で示してある。

【００４５】 図１５は、スロット１１６を通してピストン１１０内に延び、ブッシング１１
５内の摺動ベアリング１１７内に延びているピストン・アーム１１６を示してい
る。ピストン・アーム１１６は、第２位置１１６ａで示してある。２つのピスト
ン・アーム１１６、１１６ａが、エンジン動作中のピストン・アーム１１６の移
動限度を示している。 図１６は、摺動ベアリング１１７内のピストン・アーム１１６を示している。摺
動ベアリング１１７は、ピボット・ピン１１５内にある。ピストン・アーム１１
６は、摺動ベアリング１１７内で自由に回転でき、ピストン・アーム１１６、摺
動ベアリング１１７、ピボット・ピン１１５および摺動ベアリング１１８ａ、１
１８ｂの組立体がピストン１１０内で回転し、ピストン・アーム１１６が摺動ベ
アリング１１７の軸線と共に軸線方向に移動し、ダブルヘッド・ピストン１１０
の直線運動およびピストン・アーム１１６を取り付けた移行アームの運動を可能
にしている。

【００４６】 図１７は、図１の４気筒エンジン１０を、出力軸１２２上の４方向回転弁１２
３を使用する空気モータとしてどのように構成することができるかを示している
。シリンダ１、２、３、４の各々が、それぞれ、ホース１３１、１３２、１３３
、１４４によって、回転弁１２３に接続してある。吸気口１２４は、空気を供給
してエンジン１２０を作動させるのに用いる。空気は、順次に、ピストン１ａ、
２ａ、３ａ、４ａの各々に供給されて、シリンダ内でピストンを前後に移動させ
る。空気は、排気口１３６を通してシリンダから排出される。連結ピン１２７、
１２８によってピストンに取り付けた移行アーム１２６は、図１〜６を参照しな
がら説明したように移動して、フライホイール１２９および出力軸２２を回転さ
せる。

【００４７】 図１８は、圧縮空気または圧縮ガスが、吸気口１２４、環状チャネル１２５、
チャネル１２６、チャネル１３０および空気ホース１３１を通してシリンダ１に
供給されつつあるときの位置にある回転弁１２３の断面図である。回転弁１２３
は、ハウジング１２３および出力軸１２２にある複数のチャネルからなる。シリ
ンダ１に入る加圧空気によって、ピストン１ａ、３ａが（図１８で見て）右へ動
かされる。排出空気は、シリンダ３から管路１３３を通して室１３４内へ送られ
、通路１３５を通して排気口１３６から排出される。

【００４８】 図１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、弁２３の横断面図であり、図１８に示すように
位置したときの弁２３に沿った３つの位置での弁の空気通路を示している。

【００４９】 図１９は、加圧空気がシリンダ３に供給されたときに回転弁１２３が１８０度
回転し、ピストン１ａ、３ａの方向を逆転させている状態を示している。加圧空
気は、環状室１２５、通路１２６、室１３４およびシリンダ３に通じる空気管路
１３３を通して吸気口１２４に送られる。これは、シリンダ１内の空気を、管路
１３１、室１３０、管路１３５、環状室１３７を通して排気口１３６から排出さ
せる。軸１２２は、ピストン１ａ、３ａが左へのストロークを完了したときに、
反時計回りに３６０度回転している。

【００５０】 ピストン１ａ、３ａのみが示してあり、ピストン運動に対する空気エンジンお
よび弁１２３の動作を示している。ピストンの２ａ、４ａの動作は、３６０度サ
イクルが９０度軸回転から始まり、２７０度で逆転し、９０度でそのサイクルを
完了することを除いて、機能は同じである。パワー・ストロークは、９０度回転
毎に生じる。

【００５１】 図１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、弁１２３の断面図であり、図１９に示すように
位置したときに、弁１２３に沿った３つの位置における弁の空気通路を示してい
る。

【００５２】 図１７の空気エンジンを作動させる作動原理は、逆にすることが可能であり、
図１７のエンジン１２０を、空気コンプレッサまたはガス・コンプレッサあるい
は空気ポンプまたはガス・ポンプとして使用することができる。軸１２２に回転
力を加えることによってエンジン１０を時計回りに回転させることによって、排
気口１３６が空気をシリンダ内に吸い込み、ポート１２４が空気を供給すること
になる。空気は、たとえば、エア・ツールを駆動したり、空気タンクに溜めたり
するのに使用できる。

【００５３】 上記の実施例において、シリンダは、互いに平行となっている状態で示したが
、シリンダが平行である必要はない。図２０は、互いに平行でないシリンダ１５
０、１５１を持つ、図１〜６の実施例と同様の実施例を示している。ユニバーサ
ル・ジョイント１６０によって、ピストン・アーム１５２、１５３を駆動アーム
１５４に対して９０度以外の角度とすることができる。互いに平行でないシリン
ダでも、エンジンは機能的に同じである。

【００５４】 さらに別の変更を、図１〜６のエンジン１０に行うことができる。この実施例
（図２１に概略的に示す）は、シングルヘッド・ピストンを有し得る。ピストン
１ａ、２ａは、駆動アーム１７１、１７２によるユニバーサル・ジョイント１７
０に、そして、駆動アーム１７４によってフライホイール１７３に連結している
。基本的な違いは、フライホイール１７３を３６０度回転させるピストン１ａ、
２ａのストローク数である。

【００５５】 図２２を参照すると、２気筒ピストン組立体３００が、シリンダ３０２、３０
４を包含し、各シリンダは、それぞれ、可変ストローク・ダブルヘッド・ピスト
ン３０６、３０８を収容している。ピストン組立体３００は、普通の４気筒エン
ジンと同じ、１回転あたりのパワー・ストローク数を提供する。各ダブルヘッド
・ピストン３０６、３０８は、それぞれ、駆動ピン３１２、３１４によって移行
アーム３１０に連結している。移行アーム３１０は、たとえば、ユニバーサル・
ジョイント３１８（Ｕ字ジョイント）、定速ジョイントまたは球形ベアリングに
よって、支持体３１６に取付けられる。移行アーム３１０から延びている駆動ア
ーム３２０は、回転可能部材（たとえば、フライホイール３２２）に連結してい
る。

【００５６】 移行アーム３１０は、ピストン３０６、３０８の直線運動をフライホイール３
２２の回転運動に変換する。フライホイール３２２の軸線Ａは、ピストン３０６
、３０８の軸線Ｂ、Ｃに対して平行であり（軸線Ａが図２０に示すように軸線外
れであってもよいが）、軸線方向タイプまたはバレル・タイプのエンジン、ポン
プまたはコンプレッサを形成する。Ｕ字ジョイント３１８は、軸線Ａに中心を置
く。図２８ａに示すように、ピストン３０６、３０８は、１８０度離れており、
軸線Ａ、Ｂ、Ｃが共通平面Ｄに沿って位置していて扁平ピストン組立体を形成し
ている。

【００５７】 図２２、２３を参照すると、シリンダ３０２、３０４の各々は、組立体ケース
構造３０３に取付けられた左右のシリンダ半分部分３０１ａ、３０１ｂを備えて
いる。ダブルヘッド・ピストン３０６、３０８は、各々、２つのピストン３３０
、３３２および３３０ａ、３３２ａを包含し、これらのピストンは、それぞれ、
中心ジョイント３３４、３３４ａによって結合されている。ピストンは、等しい
長さを有するように示してあるが、他の長さも考えられる。たとえば、ジョイン
ト３３４はオフセンタであり、ピストン３３０がピストン３３２より長くなって
いる。ピストンが図２２に示す位置からシーケンス３３０ａ、３３２、３３０、
３３２ａで点火されると、フライホイール３２２が、矢印３３３の方向に見て時
計回りの方向に回転させられる。ピストン組立体３００は、４ストローク・サイ
クル・エンジンであり、すなわち、フライホイール３２２の２回転に一度、各ピ
ストンが点火する。

【００５８】 ピストンが前後に移動するにつれて、駆動ピン３１２、３１４は、自由に、共
通軸線Ｅまわりに（矢印３０５）回転し、ピストンの中心線Ｂに対する半径方向
距離が、移行アーム３１０の揺動角α（ほぼ±１５度）と共に変化するにつれて
軸線Ｅに沿って（矢印３０７）摺動し、中心Ｆまわり（矢印３０９）に回動しな
ければならない。ジョイント３３４は、この運動自由度を与えるように構成して
ある。

【００５９】 ジョイント３３４は、駆動ピン３１２を受け入れるためのスロット３４０（図
２３ａ）と、摺動ベアリング３３８を収容しているスロット３４０に対して垂直
な孔３３６とを構成している。シリンダ３４１は、摺動ベアリング内で回転でき
るように摺動ベアリング３３８内に位置している。摺動ベアリング３３８は、ス
ロット３４０と同様な形で、スロット３４０と整合したサイド・スロット３４２
を構成する。シリンダ３４１は、貫通孔３４４を構成している。駆動ピン３１２
が、スロット３４２および孔３４４内に入っている。付加的な摺動ベアリング３
４６が、シリンダ３４１の貫通孔３４４を通して設けてある。スロット３４０、
３４２と摺動ベアリング３３８の組み合わせにより、駆動ピン３１２が矢印３０
９に沿って移動することができる。摺動ベアリング３４６は、駆動ピン３１２が
軸線Ｅまわりに回転し、軸線Ｅに沿って摺動するのを可能にする。

【００６０】 ピストン組立体の２つのシリンダが１８０度以外の角度離れて構成されている
場合、あるいは、３つ以上のシリンダを使用する場合、矢印３５０の方向に沿っ
た摺動ベアリング３３８内のシリンダ３４１の移動により、以下に説明する８の
字運動を行うときにピストンの膠着を防ぐのに必要な付加的な運動自由度を得る
ことができる。スロット３４０も、ピンの８の字運動を許すのに充分なクリアラ
ンスを得るような寸法でなければならない。

【００６１】 図３５〜３５ｂを参照すると、ここには、ピストン３３０、３３２を連結する
ための中心ジョイント９３４の別の実施例が示してあり、この実施例は、ピスト
ン３３０、３３２にかかる荷重をゼロにするような構成となっている。ジョイン
ト９３４は、ピストンが前後に移動するとき、すなわち、軸線Ｅまわりに回転し
（矢印９０５）、中心Ｆまわりに回動し（矢印９０９）、直交軸線、Ｍ（図３５
の紙面において上下）およびＮ（図３５の紙面の内外）に沿って摺動するとき、
駆動ピン３１２の膠着を防ぐに必要な４つの自由度を与えることができると共に
、ジョイント９３４とピストン３３０、３３２の間で伝達される荷重が、ピスト
ン軸線Ｂに対して平行（軸線Ｍ、Ｎに対して直角）な力のベクトルのみを発生す
る。

【００６２】 軸線Ｍに沿った摺動運動は、移行アーム３１０の揺動角αでのピストンの中心
線Ｂまでの移行アーム３１０の半径方向距離の変化に順応する。軸線Ｎに沿った
摺動運動は、以下に説明する８の字運動を行うときにピストンの膠着が起こらな
いようにするのに必要な付加的な運動自由度を可能にする。ジョイント９３４は
、ピストン３３０、３３２に対して軸線Ｍ、Ｎの方向に摺動する２つ背中合わせ
の平坦面９３７、９３７ａを構成している。表面９３７、９３７ａは、ピストン
の前後運動中に、ピストン軸線Ｂに対して垂直なままとなる平行面を構成する。

【００６３】 ジョイント９３４は、ピストン３３０、３３２から駆動力を受け取るための表
面９３７、９３７ａを構成する外側のスライダ部材９３５を備えている。このス
ライダ部材９３５は、駆動ピン３１２を受けるスライダの第３面９４５にあるス
ロット９４０と、第４表面９４５ａにあるスロット９４０ａとを構成する。スラ
イダ部材９３５は、スロット９４０に対して垂直で、スライダ摺動ベアリング９
３８を収容する孔９３９を構成している内壁面９３６を有する。摺動ベアリング
９３８内にはクロス軸９４１が設置してあり、これは、矢印９０９の方向に摺動
ベアリング内で回転することができるようになっている。摺動ベアリング９３８
は、スロット９４０と同様の形で、スロット９４０と整合したサイド・スロット
９４２を構成している。クロス軸９４１は、貫通孔９４４を構成している。駆動
ピン３１２は、スロット９４２および孔９４４内に受け入れられている。摺動ベ
アリング９４６は、クロス軸９４１の貫通孔９４４内に位置している。

【００６４】 スロット９４０、９４２と摺動ベアリング９３８の組み合わせにより、駆動ピ
ン３１２が矢印９０９の方向に移動することができる。スロット９４０ａ内には
、押えねじ９４７およびワッシャ９４９が設置してあり、これらは、駆動ピン３
１２に取り付けてあり、クロス軸９４１によって構成される段部９５１に対して
駆動ピン３１２を保持すると共に、駆動ピン３１２がその軸線Ｅまわりに回転で
き、駆動ピン３１２が軸線Ｅに沿って摺動するのを阻止するようになっている。
上記のように、２つの付加的な運動自由度は、ピストン３３０、３３２に対して
、軸線Ｍ、Ｎに沿ってスライダ面９３７、９３７ａを摺動させることによって得
ることができる。プレート９６０は、表９３７とピストン３３０の間および面９
３７ａとピストン３３２の間に配置してある。各プレート９６０は、低摩擦ベア
リング材料で作ってあり、ベアリング面９６２は、それぞれ、面９３７、９３７
ａと接触している。面９３７、９３７ａは研磨してある。

【００６５】 図３６に示すように、ピストン軸Ｂの方向においてピストン３３０によってジ
ョイント９３４に加えられる荷重ＰＬは、ピン３１２に作用する２つの垂直な荷
重に分解される。すなわち、駆動ピン３１２の軸線Ｅに沿った軸線方向荷重ＡＬ
と駆動ピン軸線Ｅに対して直角な垂直荷重ＮＬとに分解される。軸方向荷重は、
スラストベアリング９５０、９５２に加えられ、垂直荷重は、摺動ベアリング９
４６に加えられる。ピストン３３０、３３２間で伝達される力の正味方向は、ピ
ストン軸線Ｂに沿って残り、側方荷重がピストン３３０、３３２に加わるのを防
ぐ。これは、ピストン３３０、３３２にかかる側方荷重がピストンをシリンダ壁
面に接触させ、側方荷重値と比例した摩擦損失を生じさせるので、有利である。

【００６６】 ピストンズ３３０、３３２は、中心ピース・コネクタ９７０によってジョイン
ト９３４に取付けられる。中心ピース９７０は、それぞれ、ピストンのねじ付き
端３３０ａ、３３２ａを受け入れるねじ付き端９７２、９７４を備えている。中
心ピース９７０は、ジョイント９３４を受け入れる空所９７５を構成する。ジョ
イント９３４と中心ピース９７０との間にはギャップ９７６が設けてあり、軸線
Ｎに沿った運動を許すようになっている。

【００６７】 たとえば、約１００馬力を発生することのできるエンジンの場合、ジョイント
９３４の幅Ｗは、たとえば、約３ ５／１６インチ、長さＬ１は、たとえば、３
５／１６インチ、高さＨは、たとえば、３ １／２インチである。ジョイント
、ピストン端は、共に、たとえば約９ ５／１６インチの全長Ｌ２、たとえば、
約４インチの直径Ｄ１を有する。プレート９６０は、たとえば約３ １／４イン
チの直径Ｄ２およびたとえば約１／８インチの厚さＴを有する。プレート９６０
は、ピストンに圧入してある。プレート９６０は、好ましくは、青銅であり、ス
ライダ９３５は、好ましくは、鋼またはアルミニウムであり、鋼面が面９３７、
９３７ａを構成している。

【００６８】 ジョイント９３４は、２つのピストンを連結するのに用いる必要はない。ピス
トン３３０、３３２の一方の代わりに、ブッシング内を案内されるロッドを用い
てもよい。

【００６９】 ８の字運動が必要ない場合、あるいは、８の字運動がクロス軸９４１内の駆動
ピン３１２の運動によって許される場合、ジョイント９３４は、軸線Ｎの方向に
摺動する必要がない。図３７を参照すると、スライダ部材９３５ａおよびプレー
ト９６０ａは、湾曲面を有し、スライダ部材９３５ａを軸線Ｍの方向に（図３７
において紙面の内外に）摺動させると共に、スライダ部材９３５ａが軸Ｎに沿っ
て移動するのを阻止する。

【００７０】 図２４、２４ａを参照すると、Ｕ字ジョイント３１８は、中心ピボット３５２
（中心３５２を駆動ピン軸線Ｅが通る）を構成しており、垂直ピン３５４および
水平ピン３５６を備えている。移行アーム３１０は、矢印３５８に沿ってピン３
５４まわり、矢印３６０に沿ってピン３５６まわりに回動することができる。

【００７１】 図２５、２５ａ、２５ｂを参照すると、移行アーム３１０をフライホイール３
２２に連結する球形ベアリングの代わりに、移行アームにおいて所望の揺動角α
（図２２）を発生させるのに必要な量、たとえば、２．１２５インチだけ、フラ
イホイールの中心３７２から半径方向にオフセットしてフライホイールに取り付
けた円筒形のピボット・ピン３７０内に駆動アーム３２０が受け入れられている
。

【００７２】 ピボット・ピン３７０は、駆動アーム３２０を受け入れる貫通孔３７４を有す
る。孔３７４内には摺動ベアリング３７６があり、駆動アーム３２０のためのベ
アリング面を提供する。ピボット・ピン３７０は、それぞれ、摺動ベアリング３
８２、３８４内に位置した円筒形の延長部３７８、３８０を有する。フライホイ
ールが駆動アーム３２０に沿って軸方向に移動して揺動角α、したがって、組立
体の圧縮比を変えるとき、さらに以下に説明するように、ピボット・ピン３７０
が摺動ベアリング３８２、３８４内で回転し、駆動アーム３２０と整合した状態
に留まる。捻れ力は、スラストベアリング３８８、３９０を介して伝えられ、矢
印３８６に沿ったフライホイールの回転方向に依存して、スラストベアリングの
どちらか一方が荷重を支持する。

【００７３】 図２６を参照すると、ピストン組立体３００の圧縮量、排出量を変えるために
は、軸４００を回転させることによって、軸線Ａに沿ったフライホイール３２２
の軸線方向位置を変える。スプロケット４１０が、軸４００と一緒に回転するよ
うに軸４００に取付けられている。第２のスプロケット４１２が、ローラ・チェ
ーン４１３によってスプロケット４１０に連結してある。スプロケット４１２は
、ねじ付き回転バレル４１４に取付けられている。バレル４１４のねじ山４１６
は、静止している外側バレル４２０のねじ山４１８と接触している。

【００７４】 軸４００が矢印４０１方向に回転し、したがって、スプロケット４１０、４１
２が回転すると、バレル４１４が回転する。外側のバレル４２０が固定されてい
るので、バレル４１４の回転はバレル４１４を、軸線Ａに沿って矢印４０３の方
向に直線移動させる。バレル４１４は、から４２２とギア４２４の間に設置して
あり、これらは共に主駆動軸４０８に固定してある。駆動軸４０８は、フライホ
イール３２２に固定してある。こうして、軸線Ａに沿ったバレル４１４の運動は
、軸線Ａに沿ったフライホイール３２２の直線運動に変換される。これは、フラ
イホイール３２２を移行アーム３１０の駆動アーム３２０の軸線Ｈに沿って摺動
させ、角βを変え、したがって、ピストンのストロークを変える。スラストベア
リング４３０がバレル４１４の両端に設置してあり、摺動ベアリング４３２がバ
レル４１４と軸４０８の間に設置してある。

【００７５】 スプロケット４１０、４１２の整合を維持するために、軸４００は、領域４０
２のところで、ねじが切ってあり、組立体ケース構造３０３のクロスバー４０６
のねじ孔４０４内に受け入れられる。スプロケット４１２対スプロケット４１０
の歯数比は、たとえば、４:１である。したがって、軸４００は、バレル４１４
の一回転に対して４回転しなければならない。整合を維持するために、ねじ付き
領域４０２は、バレル・ねじ山４１６の１インチあたり４倍のねじ山を持たねば
ならない。たとえば、ねじ付き領域４０２は１インチにつき３２本のねじ山を有
し、バレル・ねじ山４１６は、１インチにつき８本のねじ山を有する。

【００７６】 フライホイールが図２６で見て右に移動すると、ピストンのストローク、した
がって、圧縮比が増大する。フライホイールを左へ移動させると、ストロークお
よび圧縮比が減少する。ストロークにおける変化のさらなる利点は、各ピストン
の排気量、したがって、エンジンの排気量を変えることにある。内燃機関の馬力
は、エンジンの排気量に密接に関係している。たとえば、２気筒のフラット・エ
ンジンにおいて、圧縮比が６：１から１２:１に上昇すると、排気量は約２０％
増加する。これは、排気量の増大だけにより、約２０％以上の馬力を発生する。
圧縮比の増大は、また、１ポイントあたり約５％または馬力のほぼ２５％の割合
で馬力も増大させる。もし馬力を一定に保ち、圧縮比を６：１から１２：１に増
大させた場合、ほぼ２５％の燃費の減少になろう。

【００７７】 フライホイールは、組立体３００がエンジンとして機能しているときに大きな
遠心力に耐えるに充分な強さを有する。フライホイール位置、したがって、ピス
トン組立体の圧縮比は、ピストン組立体が作動している間に変化させることがで
きる。

【００７８】 ピストン組立体３００は、圧力潤滑システムを備えている。圧力は、エンジン
駆動の容積式ポンプ（図示せず）によって与えられ、このポンプは、過圧力を防
ぐために圧力安全弁を有する。駆動軸４０８のベアリング４３０、４３２および
フライホイール３２２との駆動アーム３２０のインタフェースは、ポート４３３
（図２６）を経て潤滑される。

【００７９】 図２７を参照すると、Ｕ字ジョイント３１８、ピストンピン・ジョイント３０
６、３０８およびシリンダ壁面を潤滑するために、オイル・ポンプからの加圧オ
イルが、固定Ｕ字ジョイント・ブラケットを通して垂直ピボット・ピン３５４の
上下端に送られる。オイル・ポート４５０、４５２は、垂直ピンから、移行アー
ムにあるそれぞれの開口部４５４、４５６に通じている。図２７Ａに示すように
、ピン３１２、３１４は、各々、貫通孔４５８を構成する。貫通孔４５８の各々
は、開口部４５４、４５６のそれぞれと流体連通している。図２３に示すように
、各ピンにある孔４６０、４６２は、スロット４６１および摺動ベアリング３３
８を貫いているポート４６３を通して各ピストンの室４６５に接続する。いくつ
かのオイル管路４６４が、これらの室から出ており、各ピストンのスカート４６
６に接続し、シリンダ壁面およびピストンリング４６７を潤滑する。また、室４
６５にオリフィスが通じており、冷却のために各ピストンの頂部内面に直接オイ
ルを噴出させる。

【００８０】 図２８〜２８ｃを参照すると、ここには、組立体３００が航空機エンジン３０
０ａとして使用するような構成で示してあり、エンジン点火系は、ピストン点火
プラグ（図示せず）を点火するために２つのマグネト６００を備えている。マグ
ネト６００およびスタータ６０２は、主駆動軸４０８の下方に平行に装置した下
方軸６０８上に設置したそれぞれの駆動ギア６０４、６０６（図２８ｃ）によっ
て駆動される。軸６０８は、エンジンの全長にわたって延びており、駆動軸４０
８のギア４２４（図２６）によって駆動され、駆動軸４０８と１対１の比率で噛
み合っている。マグネト用のギアリングは、それらの速度を軸６０８の半分の速
度まで下げる。スタータ６０２は、エンジンを始動するに充分なトルクを与える
ようになっている。

【００８１】 カムシャフト６１０が、リフタ６１３を介してピストン・プッシュ・ロッド６
１２を作動させる。カムシャフト６１０は、軸６０８によって駆動されるベベル
ギア６１４、６１６を介して２対１でギアダウンされる。ギア６１４、６１６の
中心６１７は、好ましくは、Ｕ字ジョイント中心３５２と整合しており、カムシ
ャフトがピストン・シリンダの中心に位置するようにしているが、他の構成も考
えられる。単一のキャブレタ６２０が、エンジンの中心下方に設置してあり、４
つのインダクション・パイプ６２２が４つのシリンダの吸気弁（図示せず）に通
じている。シリンダ排気弁（図示せず）が、２つのマニホルド６２４に通じてい
る。

【００８２】 エンジン３００ａは、たとえば、約４０インチの長さＬ、たとえば、約２１イ
ンチの幅Ｗ、そして、たとえば、約２０インチの高さＨ（支持体３０３を除く）
を有する。

【００８３】 図２９、２９ａを参照すると、ここには、ゼロ・ストローク能力を有する可変
圧縮コンプレッサまたはポンプが示してある。ここでは、フライホイール３２２
の代わりに、回転組立体５００を使用している。組立体５００は、中空の軸５０
２と、軸５０２のハブ５０８にピン５０６によって枢着したピボット・アーム５
０４とを備えている。ハブ５０８は、孔５１０を構成し、ピボット・アーム５０
４は、ピン５０６を受け入れるための孔５１２を構成している。コントロール・
ロッド５１４が、軸５０２内に設置してある。コントロール・ロッド５１４は、
ピン５１８によってロッド５１４の残部に枢着したリンク５１６を備えている。
ロッド５１４は、孔５１１を構成し、リンク５１６は、ピン５１８を受け入れる
ための孔５１３を構成している。コントロール・ロッド５１４は、２つの摺動ベ
アリング５２０によって、軸線Ｚに沿って移動できるように支持されている。リ
ンク５１６およびピボット・アーム５１４は、ピン５２２によって連結している
。リンク５１６は、孔５２３を構成し、ピボット・アーム５１４は、ピン５２２
を受け入れるための孔５２４を構成している。

【００８４】 駆動アーム３２０を受け入れる図２５の円筒形のピボット・ピン３７０が、ピ
ボット・アーム５０４内に位置している。ピボット・アーム５０４は、円筒形延
長部３７８、３８０を受け入れるための孔５２６を構成している。軸５０２は、
ベアリング５３０、たとえば、ボールベアリング、摺動ベアリングまたはローラ
ベアリングによって回転可能に支持されている。軸５０２に取付けられた駆動部
（たとえば、プーリ５３２またはギア）は、コンプレッサまたはポンプを駆動す
る。

【００８５】 作動にあたって、ピストンの所望ストロークをセットするために、コントロー
ル・ロッド５１４を矢印５１５の方向において軸線Ｍに沿って動かし、ピボット
・アーム５０４を矢印５１７に沿ってピン５０６まわりに回動させ、ピボット・
ピン３７０の軸線Ｎを軸線Ｍとの整合状態から外れるように移動させる。につい
て旋回させて、ピボット・アーム５０４が移行アーム駆動アーム３２０の軸線Ｈ
（図２６）に沿って摺動するときに、コントロール・ロッド５１４が矢印５１５
の方向のその軸（N）に沿って移動するようにする。ピストンのゼロ・ストロー
クが望ましい場合には、軸線Ｍ、Ｎを整合させ、軸５１４の回転によって、ピス
トンの移動が生じないようにする。この構成は、ダブルヘッド・ピストン、シン
グルヘッド・ピストンの両方に使用できる。

【００８６】 ピストン・ストロークを変えることで、軸５１４を駆動部５３２によって単一
の速度で動けるようになると共に、ポンプまたはコンプレッサの出力を必要に応
じて無段階に変化させることができる。出力が必要ないときには、ピボット・ア
ーム５０４を単に移行アームの駆動アームまわりに回転させ、駆動アームの揺動
をゼロにすればよい。出力が必要になれば、軸５１４が既に全速で回転している
ので、ピボット・アーム５０４をコントロール・ロッド５１４によってオフアク
シスに引けば、中間ストロークが発生し、速度になんら遅延は生じない。始動／
停止アクションがまったくないので、駆動系にかかるストレス荷重をかなり低く
することができる。ストロークをゼロまで急速に縮めることで、下流側閉塞が生
じたときに特に液体ポンピングでの損傷から保護することができる。

【００８７】 ピストンの圧縮量および排気量を変化させる別の方式が、図３３に示してある
。この機構は、フライホイールに取り付けた釣り合い重りの位置を変化させ、ピ
ストンのストロークが変化するときにシステムを釣り合い状態に維持することが
できる。

【００８８】 フライホイール７２２は、ピン７１２によって主駆動軸７０８の延長部７０６
に枢着してある。矢印Ｚの方向においてフライホイール７２２を回動させること
によって、フライホイール７２２は、移行アーム７１０の駆動アーム７２０の軸
線Ｈに沿って摺動し、角β（図２６）を変え、ピストンのストロークを変える。
フライホイール７２２の回動は、また、釣り合い重り７１４を軸線Ａに接近ある
いはそこから遠ざかるように移動させ、回転釣り合いをほぼ維持する。

【００８９】 フライホイール７２２を回動させるために、軸方向移動可能および回転可能な
圧力プレート８２０が設けてある。圧力プレート８２０は、ピン８２４およびベ
アリング８２６を介して釣り合い重り７１４に回転可能に取付けられたローラ８
２２と接触している。図３３に示す位置から、サーボ・モータまたは手動ノブ８
３０で、ねじ８３２を回転させ、矢印Ｙの方向に圧力プレート８２０を移動する
ように進める。圧力プレート８２０のこの運動は、フライホイール７２２を、図
３４に示すように、矢印Ｚの方向に回動させ、ピストンのストロークを減少させ
る。０．７５インチだけ圧力プレート８２０を移動させることで、約１２：１か
ら約６：１まで圧縮比を減少させる。

【００９０】 圧力プレート８２０は、３つ以上のねじ８３２によって支えられている。各ね
じは、ギア・ヘッド８４０を有し、ギア・ヘッドは、圧力プレート８２０上のギ
ア８４２と噛み合っており、ねじ８３２の回転で、圧力プレート８２０の回転を
生じさせ、他のねじを回転させ、圧力プレートが確実適切に支持される。ローラ
８２２と圧力プレート８２０との接触を確実にするために、矢印Ｚと反対の方向
にフライホイール７２２を片寄せるピストン８５０が設けてある。

【００９１】 図３０を参照すると、２つのシリンダが１８０度隔たっておらず（端から見て
）あるいは３つ以上のシリンダをピストン組立体３００で使用する場合、ジョイ
ント３０６、３０８に連結したピン３１２、３１４の端は８の字運動を描く。図
３０は、４つのダブルヘッド・ピストンを有するピストン組立体の８の字運動を
示している。ピストンのうちの２つは、図２２に示すようにフラットに配置して
あり（８の字運動を描かない）、他の２つのピストンは、フラットなピストン間
に均等に隔たって配置してある（したがって、最大の８の字運動を描けるように
位置している）。第２セットのピストンに連結したピンが直線（図３０の軸線ｙ
）から変位する量は、駆動アームの揺動角（マスト角）、ピンと中心ピボット点
３５２（図３０の軸線ｘ）との距離によって決まる。

【００９２】 ４つのダブルヘッド・ピストンの各々のピストン・ピボット組立体を貫くピン
が中心ピボットの軸線から４５度にセットしてある４気筒バージョンでは、８の
字運動は、各ピストンピンで同等である。ピストン・ピボット・ブッシングの運
動は、８の字運動が生じた場合に行われ、膠着を防ぐ。

【００９３】 ピストン組立体３００が、たとえば、ディーゼル・エンジンとして使用するよ
うに構成してある場合、ピン３１２、３１４の、移行アーム３１０への取付部に
余分な支えを設け、火花点火エンジンと比べて高いディーゼル・エンジン圧縮率
を考慮するとよい。図３１を参照すると、支持体５５０が、ボルト５５１で移行
アーム３１０に取り付けてあり、この支持体は、ピンの端５５４を受け入れるた
めの開口部５５２を備えている。

【００９４】 本発明によるエンジンは、ポンプ・ピストンに直接、燃焼圧力を与えるように
使用できる。図３２、３２ａを参照すると、４気筒２ストローク・サイクル・エ
ンジン６００（４つのピストン６０２の各々が、１回転で一度点火する）は、燃
焼圧力を４つのポンプ・ピストン６０４の各々に与える。各ポンプ・ピストン６
０４は、対応するピストン・シリンダ６０８の出力側６０６に取り付けてある。
ポンプ・ピストン６０４は、ポンプ・ヘッド６１０内に延びている。

【００９５】 上記したように、移行アーム６２０は、各シリンダ６０８およびフライホイー
ル６２２に連結している。補助出力軸６２４が、フライホイールに連結してあり
、これも上記のように、フライホイール６２２と共に回転する。

【００９６】 ピストン６０２の各ストローク（ピストン６０２が図３２で見て右に移動する
とき）がパワー・ストロークでなければならないため、エンジンは、２サイクル
・エンジンである。エンジンの気筒数は、ポンプの必要に応じて選択する。ポン
プは、流体ポンプまたはガス・ポンプであってよい。マルチステージ・エア・コ
ンプレッサとしての使用時、各ポンプ・ピストン６０６は、異なった直径であり
得る。ベアリング荷重がポンピング機能（シングル作用ポンプ・コンプレッサ・
シリンダのため）によって発生することはなく、したがって、ポンプ・ピストン
それ自体によって発生する摩擦以外の摩擦が発生することはまったくない。

【００９７】 図３８〜３８Ｂを参照すると、ここに示すエンジンは、振動打ち消し特性を有
し、ガス圧縮で使用するのに特に適しており、２つの組立体１０１２、１０１４
を備えている。これらの組立体は、背中合わせに、１８０度位相をずらして装置
してある。エンジン１０１０は、中央エンジン部分１０１６と、外側コンプレッ
サ部分１０１８、１０２０とを備えている。エンジン部分１０１６は、たとえば
、６つのダブル作用シリンダ１０２２を包含し、各シリンダは、一対のピストン
１０２４、１０２６を収容している。シリンダ１０２２の中心部分１０２８が点
火したときにパワー・ストロークが生じ、ピストン１０２４、１０２６を互いに
離れる方向に移動させる。ピストンの反対向きの移動により、振動が打ち消され
ることになる。

【００９８】 外側コンプレッサ部分１０１８は、２つのコンプレッサ・シリンダ１０３０を
包含し、外側コンプレッサ部分１０２０は、２つのコンプレッサ・シリンダ１０
３２を備えているが、各コンプレッサ部分に最大６つのコンプレッサ・シリンダ
があってもよい。コンプレッサ・シリンダ１０３０は、各々、ロッド１０３６に
よってピストン１０２４のうちの１つに取付けられた圧縮ピストン１０３４を収
容しており、そして、コンプレッサ・シリンダ１０３２は、各々、ロッド１０４
０によってピストン１０２６のうちの１つに取付けられた圧縮ピストン１０３８
を収容している。コンプレッサ・シリンダ１０３０、１０３２は、対向するピス
トン対に取付けられており、力を打ち消し、振動力を最小限に抑えるようになっ
ている。さもなければ、マウンティング１０４１に伝えられてしまうことになる
。

【００９９】 上記の通りに、ピストン１０２４は、移行アーム１０４２によって連結されて
おり、ピストン１０２６は、移行アーム１０４４によって連結されている。上述
したように、移行アーム１０４２は、フライホイール１０４８内に延びる駆動ア
ーム１０４６を包含し、移行アーム１０４４は、フライホイール１０５２内に延
びる駆動アーム１０５０を備えている。フライホイール１０４８は、連結アーム
１０５４によってフライホイール１０５２に結合しており、フライホイールと同
期して回転する。フライホイール１０４８、１０５２は、ベアリング１０５６上
に取付けられている。フライホイール１０４８は、ベベルギア１０５８を包含し
、このベベルギアは、図示しないエンジン・スタータ、オイル・ポンプおよび点
火用ディストリビュータのための軸１０６０を駆動する。

【０１００】 エンジン１０１０は、たとえば、シリンダ１０２２の中央部分１０２８にポー
ト（図示せず）を設けてあり、シリンダ１０２２をパージするための加圧吸気を
与えるターボチャージャ（図示せず）を有する２ストローク天然ガス・エンジン
である。あるいは、エンジン１０１０は、ガソリン・エンジンあるいはディーゼ
ル・エンジンである。

【０１０１】 ピストン１０２４、１０２６のストロークは、両フライホイール１０４８、１
０５２を移動させることによって変えることができ、ポンピング・パワー需要が
減るか増えるかするにつれて、エンジン・ピストン、コンプレッサ・ピストンの
ストロークを等しく調整してエンジン・パワーを増減するようになっている。

【０１０２】 組立体１０１２、１０１４の背中合わせの関係による振動打ち消し特性は、コ
ンプレッサ専用システム、エンジン専用システムにおいて有利に使用することが
できる。

【０１０３】 釣り合い重りを、ピストン組立体の振動を制限するのに使用することができる
。図３９を参照すると、エンジン１１００は、釣り合い重り１１１４、１１１６
を備えている。釣り合い重り１１１４は、移行アーム３１０から延びている駆動
アーム３２０に連結した回転可能部材１１０８（たとえば、フライホイール）と
一緒に回転するように取付けられている。釣り合い重り１１１６は、軸６０８と
一緒に回転するように下方軸６０８に取付けられている。

【０１０４】 ダブルヘッド・ピストン３０６、３０８の運動は、移行アーム３１０によって
、部材１１０８および釣り合い重り１１１４の回転運動に変換される。部材１１
０８の回転は、主駆動軸４０８を回転させる。軸４０８には第１ギア１１１０が
取付けられており、この第１ギアは、軸４０８と共に回転する。下方軸６０８に
は第２ギア１１１２が取付けられており、この第２ギアは、ギア１１１０と同じ
速度で、そして、ギア１１１０の回転方向と反対の方向に回転する。ギア１１１
２の回転によって、軸６０８が回転し、釣り合い重り１１１６が回転する。

【０１０５】 図３９の左から見て、釣り合い重り１１１４は、時計回り（矢印１１１８）に
回転し、そして、釣り合い重り１１１６は、反時計回り（矢印１１２０）に回転
する。釣り合い重り１１１４、１１１６は、１８０度位相をずらして取付けられ
ているので、釣り合い重り１１１４が軸４０８上にあるとき、釣り合い重り１１
１６は軸６０８の下にある。４分の１回転で、両方の釣り合い重り１１１４、１
１６は、それぞれの軸の右側にある（図４０参照）。さらに４分の１回転すると
、釣り合い重り１１１４は軸４０８の下にあり、釣り合い重り１１１６は軸６０
８上方にある。さらに４分の１回転すると、両方の釣り合い重りがそれぞれの軸
の左にある。

【０１０６】 図４０を参照すると、ＸＹ軸線の平面におけるＹ軸線に沿ったピストン３０６
、３０８の運動は、Ｚ軸線まわりにモーメントを生じさせる。釣り合い重り１１
１４、１１１６が図４０に示す位置にあるとき、それらの回転による遠心力が、
それぞれ、Ｘ軸線に対して平行な力Ｆｘ１、Ｆｘ２を生じさせる。これらの力は
、一緒になって、Ｚ軸線まわりのモーメントＭｚｘを生じさせるように作用する
。釣り合い重り１１１４、１１１６の重量は、ＭｚｘがほぼＭｚｙを打ち消すよ
うに選ばれる。

【０１０７】 ピストン３０６、３０８がＸ軸線（図３９）上に中心を置いたとき、ピストン
３０６、３０８に作用する力はまったくなく、したがって、Ｚ軸線まわりのモー
メントもまったくない。この位置において、釣り合い重り１１１４、１１１６は
、図３９に示すような対向した位置にあり、釣り合い重りにかかる遠心力によっ
てＸ軸線まわりに生じたモーメントが、打ち消される。ピストンが再びＸ軸線上
に中心を置き、釣り合い重り１１４が軸４０８の下方に、釣り合い重り１１１６
が軸６０８上方にあるとき、同じことが、軸４０８、６０８の１８０度回転後に
生じる。

【０１０８】 ４象限位置間で、釣り合い重り１１１４、１１１６の回転によるＸ軸線まわり
のモーメントは打ち消され、釣り合い重り１１１４、１１１６の回転によるＺ軸
線まわりのモーメントは加重される。

【０１０９】 釣り合い重り１１１４は、また、駆動アーム３２０によって生じるモーメント
にも考慮している。

【０１１０】 他のピストン構成においては、たとえば、ピストン３０６、３０８が共通平面
に位置していないか、あるいは、３つ以上のピストンがある構成では、釣り合い
重り１１１６は、Ｚ軸線まわりのモーメントがまったくなく、釣り合い重り１１
４によって生じるモーメントを打ち消す必要がないので、不要となる。

【０１１１】 図３９、４０の釣り合わせ技術で考慮されない１つのモーメントは、釣り合い
重り１１１６の回転によって生じる軸線ＹまわりのモーメントＭｙｘである。全
てのモーメントを考慮している釣り合わせ技術の他の実施例が、図４１に示して
ある。ここでは、回転部材１１０８に取付けられた釣り合い重り１１１４ａが、
移行アーム３１０を釣り合わせることのみに合わせたサイズとなっている。釣り
合い重り１１３０、１１３２が設けてあり、ダブルヘッド・ピストン３０６、３
０８の慣性力を釣り合わせるようになっている。

【０１１２】 釣り合い重り１１３０は、ギア１１１０と共に時計回りに回転するようにギア
１１１０に取付けられている。釣り合い重り１１３２は、反時計回りに回転する
ようにプーリ・システム１１３４を介して駆動される。プーリ・システム１１３
４は、軸６０８と共に回転するように取付けられたプーリ１１３６と、チェーン
またはタイミング・ベルト１１３８とを備えている。釣り合い重り１１３２は、
プーリ１１４０およびベアリング１１４２によって軸４０８に取付けられている
。プーリ１１３６の反時計回りの回転によって、チェーンまたはベルト１１３８
の反時計回りの回転が生じ、釣り合い重り１１３２の反時計回りの回転が生じる
。

【０１１３】 図４２を参照すると、上述したように、ＸＹ軸線の平面におけるＹ軸線に沿っ
たピストン３０６、３０８の運動は、Ｚ軸線まわりのモーメントＭｚｙを生じさ
せる。釣り合い重り１１３０、１１３２が図４２に示す位置にあるとき、それら
の回転による遠心力は、Ｘ軸線に沿った同じ方向における力Ｆｘ３、Ｆｘ４を、
それぞれ、生じさせる。これらの力は一緒に作用して、Ｚ軸線まわりのモーメン
トＭｚｘを生じさせる。釣り合い重り１１３０の重量は、ＭｚｘがＭｚｙをほぼ
打ち消すように選ばれる。

【０１１４】 ピストン３０６、３０８がＸ軸線（図４１）上に中心を置くとき、ピストン３
０６、３０８に作用する力はまったくなく、したがって、Ｚ軸線まわりのモーメ
ントもまったくない。この位置において、釣り合い重り１１３０、１１３２は図
４１に示す互いに反対側の位置にあり、釣り合い重りにかかる遠心力によってＸ
軸線まわりに生じたモーメントが打ち消される。１８０度の軸４０８および６０
８、ピストンがＸ軸線上に再び中心をおき、釣り合い重り１１３０が軸４０８下
方にあり、釣り合い重り１１３２が軸４０８上方にあるとき、同じことが、軸線
４０８、６０８の１８０度回転後に生じる。

【０１１５】 ４象限位置間で、釣り合い重り１１３０、１１３２の回転によるＸ軸線まわり
のモーメントが打ち消され、釣り合い重り１１３０、１１３２の回転によるＺ軸
線まわりのモーメントが加重される。釣り合い重り１１３０、１１３２が共にＹ
軸線まわりに回転するので、Ｙ軸線まわりのモーメントＭｙｘが生じることはま
ったくない。

【０１１６】 釣り合い重り１１３０、１１３２は、Ｙ軸線に沿って互いに接近して位置して
おり、Ｚ軸線まわりにほぼ等しいモーメントを与えるようになっている。釣り合
い重り１１３０、１１３２の重量は、Ｙ軸線に沿った異なる位置を考慮して僅か
に異ならせ、各釣り合い重りがエンジンの重心まわりに同じモーメントを発生す
るようにしてもよい。

【０１１７】 Ｚ軸線まわりに所望のモーメントを与えることに加えて、釣り合い重り１１３
０、１１３２は、Ｙ軸線に対して直角の方向（Ｘ軸線の方向）に向いた望ましく
ない横力を生じさせる。これらの横力は、Ｕ字形ジョイントまたは他のマウント
支持用移行アーム３１０に作用する。釣り合い重り１１３０、１１３２が図４１
に示すように位置しているとき、これは生じない。上向きの力Ｆｕが下向きの力
Ｆｄを打ち消すからである。しかしながら、釣り合い重り１１３０、１１３２が
、図４１に示す位置以外に、すなわち、この位置から１８０度の位置に位置する
ときには、この力がマウントに加えられる。たとえば、図４２に示すように、力
Ｆｘ３およびＦｘ４は、Ｘ軸線に沿った横力Ｆｓを発生させる。マウントに加わ
る望ましくない力を発生させることなくＺ軸線まわりに所望のモーメントを与え
る釣り合い重りを組み込む１つの技術が、図４３に示してある。

【０１１８】 図４３を参照すると、第２対の釣り合い重り１１５０、１１５２が設けてある
。釣り合い重り１１３０、１１５２が、軸４０８と共に時計回りに回転するよう
に軸４０８に取付けられている。釣り合い重り１１３２、１１５０が、反時計回
りに回転するようにプーリ・システム１１３４によって駆動される、軸４０８を
囲んでいるシリンダ１１５４に取付けられている。釣り合い重り１１３０、１１
５２は、軸４０８の両側面から延びている（釣り合い重り１１３０が図４３にお
いて下向きとなり、釣り合い重り１１５２が上向きとなっている）。そして、釣
り合い重り１１３２、１１５０は、シリンダ１１５４の両側面から延びている（
釣り合い重り１１３２が上向きで、釣り合い重り１１５０が下向きである）。釣
り合い重り１１３０、１１５０は、軸４０８の同じ側で整合しており、釣り合い
重り１１３２、１１５２は、軸４０８の反対側で整合している。

【０１１９】 図４４を参照すると、釣り合い重り１１３０、１１３２、１１５０、１１５２
が図示のように位置する場合、釣り合い重り１１３０、１１３２の回転による遠
心力は、Ｘ軸線において同じ方向に、それぞれ力Ｆｘ３、Ｆｘ4を発生させ、釣
り合い重り１１５０、１１５２の回転による遠心力は、Ｘ軸線において反対方向
にそれぞれ力Ｆｘ５、Ｆｘ６を発生させる。Ｆｘ3、Ｆｘ４がＦｘ５、Ｆｘ６に
等しく、反対向きなので、これらの力が打ち消しあって、望ましくない横力が移
行アーム・マウントに加えられることはない。

【０１２０】 それに加えて、上記のように、ＸＹ軸線の平面におけるＹ軸線の方向へのピス
トン３０６、３０８の運動は、Ｚ軸線まわりにモーメントＭｚｙを発生させる。
釣り合い重り１１３０、１１３２、１１５０、１１５２がほぼ同じ重量であり、
釣り合い重り１１５０、１１５２が、釣り合い重り１１３０、１１３２よりもＺ
軸線からさらに離れて位置しているので、釣り合い重り１１５０、１１５２によ
って発生させられるモーメントは、釣り合い重り１１３０、１１３２によって発
生させられるモーメントより大きく、その結果、これらの力は、Ｚ軸線まわりの
モーメントＭｚｘを発生させるように一緒に作用する。このモーメントはＭｚｙ
に対して反対方向に作用する。釣り合い重り１１３０、１１３２、１１５０、１
１５２の重量は、ＭｚｘがＭｚｙを実質的に相殺するように選ばれる。

【０１２１】 ピストン３０６、３０８がＸ軸線上に芯合わせしてあるとき（図４３）、Ｚ軸
線まわりにはモーメントがない。この位置において、釣り合い重り１１３０、１
１３２は、互いに反対の向きとなっており、釣り合い重り１１５０、１１５２も
互いに反対向きとなっており、その結果、釣り合い重りに加わる遠心力によって
Ｘ軸線まわりに発生したモーメントが相殺される。同様に、Ｙ軸線に対して垂直
な方向に発生した力Ｆｕ、Ｆｄも相殺される。ピストンが再びＸ軸線上に芯合わ
せされたとき、同じことが、軸４０８、６０８の１８０度回転後に当てはまる。

【０１２２】 釣り合い重り１１３０をフライホイール１１０８に組み込み、釣り合い重りの
うちの１つを省略してもよい。

【０１２３】 図４５を参照すると、Ｙ軸線まわりに１８０度隔たった２つダブルヘッド型ピ
ストン３０６、３０８を有するピストン・エンジンを釣り合わせる別の構成は、
２つの部材１１６０、１１６２（各々、ダブルヘッド型ピストンとして振る舞う
）と、２つの釣り合い重り１１６４、１１６６とを備えている。部材１１６０、
１１６２は、１８０度隔たり、ピストン３０６、３０８間で等間隔に隔たってい
る。釣り合い重り１１６４、１１６６が、軸４０８の両側面から延びており、釣
り合い重り１１６６は、合い重り１１６４よりもＺ軸線からさらに隔たっている
。ここで再び、回転部材１１０８に取付けられた釣り合い重り１１１４ａは、移
行アーム３１０のみ釣り合わせるようなサイズとなっている。

【０１２４】 ＹＺ軸線の平面におけるＹ軸線に沿った部材１１６０、１１６２の運動は、Ｘ
軸線まわりのモーメントＭｘｙを発生させる。釣り合い重り１１６４、１１６６
が図４５に示すように位置するとき、釣り合い重り１１６４、１１６６の回転に
よる遠心力は、Ｚ軸線に沿って互いに反対方向にそれぞれ力Ｆｕ、Ｆｄを発生さ
せる。釣り合い重り１１６６が釣り合い重り１１６４よりもＺ軸線からさらに遠
くに位置しているので、釣り合い重り１１６６で発生するモーメントは、釣り合
い重り１１６４によって発生したモーメントより大きく、その結果、これらの力
が相互に作用してＸ軸線まわりのモーメントＭｘｚを発生させ、このモーメント
がＭｘｙに対して反対方向に作用する。釣り合い重り１１６４、１１６６の重量
は、Ｍｘｚが実質的にＭｘｙを相殺するように選ばれる。

【０１２５】 さらに、力Ｆｕ、Ｆｄが互いに反対方向に向いているので、これらの力は互い
に打ち消し合い、その結果、望ましくない横力が移行アーム・マウントに加わる
ことがない。

【０１２６】 図４６を参照すると、ＸＹ軸線の平面におけるＹ軸線に沿ったピストン３０６
，３０８の運動は、Ｚ軸線まわりのモーメントＭｚｙを発生させる。釣り合い重
り１１６４、１１６６が図４５に示すように位置するとき、釣り合い重り１１６
４、１１６６の回転による遠心力は、それぞれ、Ｘ軸線に沿って互いに反対方向
に力Ｆｘ７、Ｆｘ８を発生させる。これらの力は一緒に作用してＺ軸線まわりの
モーメントＭｚｘを発生させる。そして、このモーメントがＭｚｙに対して反対
方向に作用する。釣り合い重り１１６４、１１６６の重量は、Ｍｚｘが実質的に
Ｍｚｙを相殺するように選ばれる。

【０１２７】 それに加えて、Ｙ軸線に対して垂直な力Ｆｘ７、Ｆｘ８が互いに反対方向に向
いているので、これらの力が打ち消し合い、望ましくない横力が移行アーム・マ
ウントに加わることがない。

【０１２８】 釣り合い重り１１６４をフライホイール１１０８に組み込んで釣り合い重りの
１つをなくしてもよい。

【０１２９】 ピストン・エンジンは、所望の釣り合わせを得るために任意数のピストンおよ
び模擬ピストンを含み得る。たとえば、３ピストン型エンジンの場合、図４３の
模擬ピストン釣り合い重りのうちの１つを１つのピストンに交換して形成しても
よいし、２ピストン型エンジンの場合、２つのピストンと、移行アームまわりに
等間隔で隔たった１つの模擬ピストン釣り合い重りとで形成してもよい。

【０１３０】 ピストンの圧縮比を変える場合には、軸４０８に沿った釣り合い重りの位置を
調節してモーメントを変更するように補正する。

【０１３１】 低減したり、除去したりすると有利である別の望ましくない力は、移行アーム
３１０の円形移動によって発生する、移行アームによってフライホイール１１０
８に加えられるスラスト荷重である。図４７を参照すると、移行アーム３１０の
円形移動は、遠心力Ｃ1を発生する。この遠心力は、ノーズ・ピン３２０および
スリーブ軸受３７６を介してフライホイール１１０８に伝わる。ノーズ・ピン３
２０の１５度の角度で力Ｃ1を釣り合わせる、矢印２０１０の方向において釣り
合い重り１１１４が遠心力を発生するが、遠心力Ｃ1の２６％の横スラストＴも
発生する。このスラストは、軸４０８上にスラスト軸受またはテーパ付きころ軸
受２０４０を配置することによって制御することができる。

【０１３２】 軸受２０４０にかかる荷重を減らすために、したがって、軸受の寿命を延ばす
ために、図４８に示すように、ノーズ・ピン３２０ａを、球状に形成し、フライ
ホイール１１０８ａが、球状ノーズ・ピンを受け入れる球状開口２０１２を構成
している。球面形状のために、横方向スラストが遠心力Ｃ１で発生することはな
い。

【０１３３】 図４９は、移行アームへのスラスト荷重の付与を防ぐ別の方法を示している。
ここでは、フライホイール１１０８ｂの一体要素としてよりもむしろ、釣り合い
重り要素２０１４をフライホイール１１０８ｂにボルト２０１６によって取り付
けている。ノーズ・ピン３２０ｂは、球状部分２０１８および円筒形部分２０２
０を備えている。釣り合い重り要素２０１４は、ノーズ・ピン３２０ｂの球状部
分２０１８を受け入れる球状開口２０２２構成している。ノーズ・ピン３２０ｂ
の円筒形部分２０２０は、フライホイール１１０８ｂによって構成される円筒形
開口２０２６内のスリーブ軸受２０２４内に収容されている。球面形状のために
、横方向スラストが遠心力Ｃ1によって発生することはない。

【０１３４】 釣り合い重り要素２０１４はフライホイール１１０８ｂにしっかり保持されて
いない。その結果、移行アーム３１０の円形移動によって発生した遠心力を相殺
するように球状ジョイントに加えられる釣り合い重りの最大力に制約がない。た
とえば、クリアランス空間２０３０を、ボルト２０１６を受け入れるように釣り
合い重り要素２０１４に構成されたネジ穴２０３２に設ける。

【０１３５】 図４８の実施例を凌駕するこの実施例の１つの利点は、移行アームをフライホ
イールに連結するスリーブ軸受を持つ円筒形ジョイントの平均寿命が、フライホ
イールに移行アームを連結する図４８の球状ジョイントの平均寿命よりも長くな
るということである。

【０１３６】 他の実施例は、以下の特許請求の範囲内にある。

【０１３７】 たとえば、前記実施例のダブルヘッド型ピストンの代わりに、シリンダの一端
に１つのピストンを有し、シリンダの反対端に１つの案内ロッドを有するシング
ルヘッド型ピストンを使用してもよい。たとえば、図３２に示すシングルヘッド
型ピストンであり、この場合、要素６０４は、ポンプ・ピストンとしてよりもむ
しろ、案内ロッドとして作用する。

【０１３８】 種々の釣り合い重り技術、可変圧縮実施例および移行アームへのピストンの連
結をシングルに組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の４気筒エンジンを簡単に示す側面図である。

【図２】 本発明の４気筒エンジンを簡単に示す側面図である。

【図３】 ピストンおよびフライホイールを４つの異なった位置で示して
いる、図１のエンジンの頂面図である。

【図４】 ピストンおよびフライホイールを４つの異なった位置で示して
いる、図１のエンジンの頂面図である。

【図５】 ピストンおよびフライホイールを４つの異なった位置で示して
いる、図１のエンジンの頂面図である。

【図６】 ピストンおよびフライホイールを４つの異なった位置で示して
いる、図１のエンジンの頂面図である。

【図７】 本発明の８気筒エンジンの部分断面頂面図である。

【図８】 図７のエンジンの側断面図である。

【図９】 図７の右端面図である。

【図１０】 図７の側面図である。

【図１１】 図７の左端面図である。

【図１２】 ピストン、駆動部材およびフライホイールを高圧縮位置で示
している、図７のエンジンの部分頂面図である。

【図１３】 ピストン、駆動部材およびフライホイールを低圧縮位置で示
している、図７のエンジンの部分頂面図である。

【図１４】 ピストンの頂面図である。

【図１５】 駆動部材を２つの位置で示している、ピストンの側面図であ
る。

【図１６】 駆動部材およびピストンのベアリング・インタフェースを示
している。

【図１７】 空気駆動式エンジン／ポンプ実施例である。

【図１８】 第１位置にある空気弁を示している。

【図１８ａ】 図１８に示す空気弁の３つの横断面を示す横断面図である
。

【図１８ｂ】 図１８に示す空気弁の３つの横断面を示す横断面図である
。

【図１８ｃ】 図１８に示す空気弁の３つの横断面を示す横断面図である
。

【図１９】 第２位置における空気弁を示している。

【図１９ａ】 図１９に示す空気弁の３つの横断面を示す横断面図である
。

【図１９ｂ】 図１９に示す空気弁の３つの横断面を示す横断面図である
。

【図１９ｃ】 図１９に示す空気弁の３つの横断面を示す横断面図である
。

【図２０】 斜めシリンダを備える実施例を示している。

【図２１】 シングルヘッド・ピストンを備える実施例を示している。

【図２２】 ２気筒ダブルヘッド・ピストン組立体の頂面図である。

【図２３】 図２２の組立体のダブルヘッド・ピストンのうち１つを示す
頂面図である。

【図２３ａ】 線２３Ａ〜２３Ａに沿った、図２３のダブルヘッド・ピス
トンの側面図である。

【図２４】 移行アームおよび図２２のピストン組立体のユニバーサル・
ジョイントの頂面図である。

【図２４ａ】 線２４ａ〜２４ａに沿った、図２４の移行アームおよびユ
ニバーサル・ジョイントの側面図である。

【図２５】 図２２のピストン組立体の移行アームに連結している駆動ア
ームの斜視図である。

【図２５ａ】 図２２の線２５ａ〜２５ａに沿った、図２２のピストン組
立体の回転可能部材の端面図で、回転可能部材への駆動アームの連結状態を示す
図である。

【図２５ｂ】 図２５ａの線２５ｂ〜２５ｂに沿った、回転可能部材の側
面図である。

【図２６】 図２２のピストン組立体の頂断面図である。

【図２７】 図２４の線２７〜２７に沿った、移行アームの端面図である
。

【図２７ａ】 図２２のピストン組立体の駆動ピンの横断面図である。

【図２８】 図２２のピストン組立体の頂面図である。

【図２８ａ】 図２２のピストン組立体の背面図である。

【図２８ｂ】 図２２のピストン組立体の側面図である。

【図２８ｃ】 図２２のピストン組立体の補助軸の頂面図である。

【図２９】 ゼロ・ストローク継手の側断面図である。

【図２９ａ】 図２９のゼロ・ストローク継手の展開図である。

【図３０】 非平坦ピストン組立体の８の字運動を示すグラフである。

【図３１】 補強駆動ピンを示す。

【図３２】 燃焼圧力をポンプ・ピストンに直接加える４気筒エンジンの
頂面図である。

【図３２ａ】 図３２の線３２ａ〜３２ａに沿った、４気筒エンジンの端
面図である。

【図３３】 最大ストローク位置で示す可変ストローク組立体の別実施例
の頂断面図である。

【図３４】 最小ストローク位置で示す、図３３の実施例の頂断面図であ
る。

【図３５】 ダブルヘッド・ピストン・ジョイントの別実施例の部分頂断
面図である。

【図３５ａ】 図３５の線３５ａ〜３５ａに沿った、ダブルヘッド・ピス
トン・ジョイントの端面図である。

【図３５ｂ】 図３５の線３５ｂ〜３５ｂに沿った、ダブルヘッド・ピス
トン・ジョイントの側面図である。

【図３６】 回転位置で示す、図３５のダブルヘッド・ピストン・ジョイ
ントの頂断面図である。

【図３７】 図３５のジョイントの別実施例の側面図である。

【図３８】 エンジン／コンプレッサ組立体の頂面図である。

【図３８Ａ】 図３８の３８Ａ〜３８Ａに沿った、エンジン／コンプレッ
サ組立体の端面図である。

【図３８Ｂ】 図３８の３８Ｂ〜３８Ｂに沿った、エンジン／コンプレッ
サ組立体の側面図である。

【図３９】 釣り合い重りを備えているピストン・エンジン組立体の斜視
図である。

【図４０】 第２位置にある図３９のピストン・エンジン組立体の斜視図
である。

【図４１】 釣り合い重りを備えているピストン・エンジン組立体の別実
施例の斜視図である。

【図４２】 第２位置にある図４０のピストン・エンジン組立体の斜視図
である。

【図４３】 釣り合い重りを備えているピストン・エンジン組立体のさら
に別の実施例の斜視図である。

【図４４】 第２位置にある図４３のピストン・エンジン組立体の斜視図
である。

【図４５】 釣り合い重りを備えているピストン・エンジン組立体のさら
にまた別の実施例の斜視図である。

【図４６】 第２位置にある図４３のピストン・エンジン組立体の斜視図
である。

【図４７】 フライホイールに移行アームを連結する別の例を示す側面図
である。

【図４８】 フライホイールに移行アームを連結するまた別の例を示す側
面図である。

【図４９】 フライホイールに移行アームを連結するさらにまた別の例を
示す側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 サンダーソン アルバート イー アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01741 カーライル フォレスト パーク ドライヴ 70 (72)発明者 ハーバート ケイ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02151 ウィンスロップ サニーサイド アヴェニュー 65 Ｆターム(参考） 3H076 AA04 AA36 BB40 BB50 CC12 CC15 CC28 CC31

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２のピストンと、ピストンの各々に連結してあり
   、駆動部材を備えている移行アームと、軸線からずらせて駆動部材を連結してあ
   り、第１方向に回転する回転部材と、第１方向に回転するように取付けられた第
   １釣り合い重りと、第１方向と反対方向の第２方向に回転するように取付けられ
   た第２釣り合い重りとを備えていることを特徴とするピストン組立体。
2. 【請求項２】 請求項１のピストン組立体において、第１、第２のピスト
   ンが、共通平面において往復運動できるように配置してあることを特徴とするピ
   ストン組立体。
3. 【請求項３】 請求項１のピストン組立体において、第１釣り合い重りが
   、駆動部材連結部の反対側で回転部材に連結してあることを特徴とするピストン
   組立体。
4. 【請求項４】 請求項３のピストン組立体において、回転部材が、第１軸
   線まわりに回転し、第２釣り合い重りが、第１軸線に対して平行にオフセットし
   た第２軸線まわりに回転することを特徴とするピストン組立体。
5. 【請求項５】 請求項４のピストン組立体において、さらに、第１軸線ま
   わりに第１方向に回転するように取付けられた第１ギアと、第２方向において第
   ２軸線まわりに回転するように第１ギアによって駆動される第２ギアとを備えて
   いることを特徴とするピストン組立体。
6. 【請求項６】 請求項１のピストン組立体において、回転部材、第１釣り
   合い重りおよび第２釣り合い重りが、第１軸線まわりに回転することを特徴とす
   るピストン組立体。
7. 【請求項７】 請求項６のピストン組立体において、さらに、第１軸線ま
   わりに第１方向に回転するように取付けられた第１ギアと、第１軸線に対して平
   行にオフセットした第２軸線まわりに第２方向に回転するように第１ギアによっ
   て駆動される第２ギアとを備えていることを特徴とするピストン組立体。
8. 【請求項８】 請求項７のピストン組立体において、さらに、第２方向に
   回転するように第２ギアによって駆動される第１プーリと、第１プーリに連結し
   てあり、第１軸線まわりに第２方向に回転するように第１プーリによって駆動さ
   れる第２プーリとを包含し、第２釣り合い重りが第２プーリによって駆動される
   ことを特徴とするピストン組立体。
9. 【請求項９】 請求項１のピストン組立体において、さらに、駆動部材連
   結部の反対側で回転部材に連結した第３の釣り合い重りを備えていることを特徴
   とするピストン組立体。
10. 【請求項１０】 請求項１のピストン組立体において、さらに、第１方向
    に回転するように取付けられた第３の釣り合い重りと、第２方向に回転するよう
    に取付けられた第４の釣り合い重りとを備えていることを特徴とするピストン組
    立体。
11. 【請求項１１】 請求項１０のピストン組立体において、回転部材および
    第１、第２、第３、第４の釣り合い重りが、第１軸線まわりに回転することを特
    徴とするピストン組立体。
12. 【請求項１２】 請求項１１のピストン組立体において、第１、第３の釣
    り合い重りが、第１軸線に対して１８０度間隔で隔たっており、第２、第４の釣
    り合い重りが、第１軸線に対して１８０度間隔で隔たっていることを特徴とする
    ピストン組立体。
13. 【請求項１３】 請求項１１のピストン組立体において、第１、第４の釣
    り合い重りが、共に第１軸線に対して第１方向に向いており、第２、第３の釣り
    合い重りが、共に第１軸線に対して第２方向に向いており、第２方向が第１方向
    から１８０度であることを特徴とするピストン組立体。
14. 【請求項１４】 請求項１１のピストン組立体において、さらに、第１軸
    線まわりに第１方向に回転するように取付けられた第１ギアと、第１軸線に対し
    て平行にオフセットした第２軸線まわりに第２方向に回転するように第１ギアに
    よって駆動される第２ギアとを備えていることを特徴とするピストン組立体。
15. 【請求項１５】 請求項１４のピストン組立体において、さらに、第２方
    向に回転するように第２ギアによって駆動される第１プーリと、 第１プーリに
    連結してあり、第１軸線まわりに第２方向に回転するように第１プーリによって
    駆動される第２プーリとを包含し、第２、第４の釣り合い重りが、第２プーリに
    よって駆動されることを特徴とするピストン組立体。
16. 【請求項１６】 請求項１０のピストン組立体において、さらに、駆動部
    材連結部の反対側で回転部材に連結した第５の釣り合い重りを包含し、第２釣り
    合い重りが、第５の釣り合い重りと一体となっていることを特徴とするピストン
    組立体。
17. 【請求項１７】 請求項１のピストン組立体において、ピストンが、ダブ
    ルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン組立体。
18. 【請求項１８】 請求項１のピストン組立体において、ピストンが、案内
    ロッドを有するシングルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン組
    立体。
19. 【請求項１９】 請求項１０のピストン組立体において、ピストンが、ダ
    ブルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン組立体。
20. 【請求項２０】 請求項１０のピストン組立体において、ピストンが、案
    内ロッドを有するシングルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン
    組立体。
21. 【請求項２１】 第１、第２のダブルヘッド型ピストンと、ピストンの各
    々に連結してあり、駆動部材を備えている移行アームと、軸線から外して駆動部
    材を連結しあり、第１方向に回転する回転部材と、駆動部材の反対側で回転部材
    に連結してあり、第１方向に回転する第１釣り合い重りと、第１方向と反対方向
    の第２方向に回転するように取付けられた第２釣り合い重りとを包含し、回転部
    材が第１軸線まわりに回転し、第２釣り合い重りが、第１軸線に対して平行にオ
    フセットした第２軸線まわりに回転することを特徴とするピストン組立体。
22. 【請求項２２】 第１、第２のダブルヘッド型ピストンと、ピストンの各
    々に連結してあり、駆動部材を備えている移行アームと、回転部材の回転部材軸
    線からずらして駆動部材を連結してあり、第１方向に回転する回転部材と、第１
    方向に回転するように取付けられた第１釣り合い重りと、第１方向と反対方向の
    第２方向に回転するように取付けられた第２釣り合い重りと、駆動部材連結部と
    反対側で回転部材に連結した第３の釣り合い重りとを包含し、回転部材、第１釣
    り合い重りおよび第２釣り合い重りが共通軸線まわりに回転することを特徴とす
    るピストン組立体。
23. 【請求項２３】 少なくとも３つの等間隔に隔たった部材であり、そのう
    ちの２つがピストンである部材と、部材の各々に連結してあり、駆動部材を備え
    ている移行アームと、軸線からずらせて駆動部材を連結してあり、第１方向に回
    転する回転部材と、第１方向に回転するように取付けられた第１釣り合い重りと
    、第１方向に回転するように取付けられた第２釣り合い重りとを備えていること
    を特徴とするピストン組立体。
24. 【請求項２４】 請求項２３のピストン組立体において、さらに、移行ア
    ームに連結した第４の部材を包含し、この第４部材が、移行アームまわりに等間
    隔で隔たっており、２つのピストンのうちの第１ピストンが、２つのピストンの
    うち第２ピストンの反対側に位置することを特徴とするピストン組立体。
25. 【請求項２５】 請求項２３のピストン組立体において、さらに、駆動部
    材連結部の反対側で回転部材に連結した第３の釣り合い重りを備えていることを
    特徴とするピストン組立体。
26. 【請求項２６】 請求項２３のピストン組立体において、ピストンがダブ
    ルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン組立体。
27. 【請求項２７】 請求項２３のピストン組立体において、ピストンが、案
    内ロッドを有するシングルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン
    組立体。
28. 【請求項２８】 少なくとも３つの等間隔に隔たった部材であり、これら
    の部材のうちの２つがピストンである部材と、ピストンの各々に連結してあり、
    駆動部材を備えている移行アームと、軸線をずらせて駆動部材を連結してあり、
    第１方向に回転する回転部材と、第１方向に回転するように取付けられた１つの
    釣り合い重りとを包含し、この釣り合い重りが第１方向に回転するように取付け
    られており、また、回転部材と軸線方向に整合して位置し、回転部材から隔たっ
    ていることを特徴とするピストン組立体。
29. 【請求項２９】 請求項２８のピストン組立体において、さらに、移行ア
    ームに連結した第４の部材を包含し、これら４つの部材が、移行アームまわりに
    等間隔に隔たっており、２つのピストンのうちの第１ピストンが２つのピストン
    のうち第２ピストンの反対側に位置していることを特徴とするピストン組立体。
30. 【請求項３０】 請求項２８のピストン組立体において、ピストンがダブ
    ルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン組立体。
31. 【請求項３１】 請求項２８のピストン組立体において、ピストンが、案
    内ロッドを有するシングルヘッド型ピストンからなることを特徴とするピストン
    組立体。
32. 【請求項３２】 第１、第２のピストンと、ピストンの各々に連結した移
    行アームと、第１方向に回転する回転部材とを包含し、移行アームが、回転部材
    の軸線からずらせて回転部材に連結した駆動部材を備えているピストン組立体を
    釣り合わせる方法であって、第１方向に回転するようにピストン組立体に第１釣
    り合い重りを取付ける段階と、第１方向と反対方向の第２方向に回転するように
    ピストン組立体に第２釣り合い重りを取付ける段階とを備えていることを特徴と
    する方法。
33. 【請求項３３】 少なくとも２つのピストンと、ピストンの各々に連結し
    てあり、球状部分を有する駆動部材を備えている移行アームと、回転部材とを包
    含し、球状部分が回転部材の軸線からずらせて回転部材に駆動部材を連結してい
    ることを特徴とするピストン組立体。
34. 【請求項３４】 請求項３３のピストン組立体において、回転部材が１つ
    の釣り合い重りを備えていることを特徴とするピストン組立体。
35. 【請求項３５】 請求項３４のピストン組立体において、駆動部材が、さ
    らに、円筒形の端部を備えていることを特徴とするピストン組立体。
36. 【請求項３６】 請求項３５のピストン組立体において、回転部材がフラ
    イホイールを包含し、釣り合い重りがフライホイールに取付けてあり、フライホ
    イールが、駆動部材の円筒形端部分を受け入れる円筒形開口を構成し、釣り合い
    重りが、駆動部材の球状端部分を受け入れる球状開口を構成していることを特徴
    とするピストン組立体。